水源热泵技术介绍及工作原理 水源热泵技术是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。 地球表面浅层水源（地下水、河流、湖泊、海洋等）中吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵中央空调系统是由末端系统，水源热泵中央空调主机系统和水源热泵水系统三部分组成。冬季为用户供热时，水源热泵中央空调系统从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源热泵中央空调主机（热泵）“泵”送到高温热源，以空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中满足用户供热需求。夏季为用户供冷时，水源热泵中央空调系统将用户室内的余热通过水源中央空调主机（制冷）转移到水源水中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以满足用户制冷需求。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。 水源热泵的特点及优势 属于可再生能源利用技术 水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说水源热泵是一种清洁的可再生能源的技术。 高效节能 水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18-35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。
污水源热泵系统介绍 供热空调的能源消耗占社会总能耗的比例大达30%，而环境污染的20%也是由供热空调燃煤引起的。因此，采用热泵技术，开发低位的、可再生的清洁能源用于建筑物的供热空调意义重大，是建筑节能减排的有效途径之一。这些能源包括：大气、土壤、地下水、地表水、工业余热及城市污水等等。其中污水在数量（水量）、质量（水温）及分布规律上（地理位置）具有明显优势。预计2010年我国污水排放量达720亿t/a，水温全年在10-25℃之间，按开发50%的水量计算，可供热空调的面积至少在5亿㎡以上。另外，原生污水均匀地分布在城市地下空间，为因地制宜地有效利用及建设分散式的热泵供热空调系统创造了有利条件。而地表水源在南方水源丰富的地区以及沿海城市更具有广阔的应用前景。 1 热泵原理 各类低位的清洁能源利用是通过热泵技术实现的。热泵空调技术是根据逆卡诺循环原理，将低温热源或低位能源（如城市污水、地下水等）中的低品位热能进行回收，转换为高品位热能的一种节能与环保性技术，利用这项技术的逆过程同时还可以达到制冷的目的，是以存在合适的低位能源为必要条件的。 3-膨胀阀 图1 热泵工作原理示意图
图1示意了一种水源热泵向建筑物供热的工作原理。所谓水源热泵，就是指以环 境中的水（污水、地表水、地下水等）作为热源。热泵工质（例如氟利昂）在压缩机1的驱动下，在压缩机1、冷凝器2、膨胀装置3、蒸发器4几个主要部件中循环运动。工质的热力性质决定了蒸发器中的工质温度可以保持在例如2℃（称为蒸发温度）左右，而冷凝器中则为60℃（称为冷凝温度）左右。这里的水源虽然在冬季可能仅为11℃，但却可以作为热泵系统的热源，因为当将它引入温度为2℃的蒸发器时，它必然要把自身中的热能（称为内能）交给机组，变为例如6℃排放出去。获取了水源热能的工质被压缩机压缩到例如60℃，在冷凝器中加热来自建筑物的系统循环水，由该水将热量带到建筑物的散热设备中。 总的来看，热泵能够从常温或低温（11℃）的环境中提取热量，以较高的温度（50℃）向建筑物供热。过程中机组每消耗1份高位能源（例如电能），能够从环境中提取3份以上的温差热量，建筑物实际可以得到的热量则为4份以上。 然而热泵技术应用的关键问题已不是热泵机组的效率有多高，而是需要有合适的低位能源或低温热源，以及整个系统的全面高效低能耗运行，以保证节能性。 2 污水源热泵 污水热泵是以污水（包括地表水）作为低温热源，利用热泵技术回收或提取污水中的低温热能，其中污水包括市政管网中未处理的原生污水、污水处理厂已处理污水，地表水包括江河湖水、海水及污水处理后的再生水。 由于污水及地表水的水质条件较差，利用过程中又是开式循环，悬浮物和杂质成迅速的累积过程，因此提取热量时需要解决防堵、防垢及低能耗运行等一系列可能影响到系统的运行效果、运行维护、投资、运行费的相关问题。 2.1 污水特性 2.1.1 污水源流量特性—量大且稳定
水源热泵系统设计 一、水源热泵设备选型 ⒈一般情况下按空调冷负荷确定机组型号，对于热负荷高的地区要校核采暖负荷。 传统的系统——用较大的热负荷或冷负荷选择系统。以出水温度35℃的制冷量或以出水温度18℃的 制热量作为选择水源热泵机组的依据。 ⒉无锅炉系统——用冷负荷选择水源热泵机组，房间的热损耗需用足够能量的电加热型加热器加以抵 消。 ⒊水系统进水温度选定原则：一般制冷为15～35℃，制热为10～32℃，国标规定制造商参数标定按制冷进出水温度30/35℃，热泵制热进出水温度20℃。 ⒋水量及风量确定原则：一般每KW的水流量为0.19m3/h，风量为140～250m3/h。 ⒌实际制冷量及制热量会因室内设计干、湿球温度的不同而有所变化，应根据室内设计干、湿球温度进 行修正。 二、循环水系统设计 水环系统通常有冷却塔、换热器、蓄热箱、辅助加热器、泵及相应管路组成。水环水温控制范围一般为15～35℃，在此温度范围内，一般不需要开冷却塔或辅助加热器。 三、系统水流量设计 水源热泵系统夏季需冷量的计算方法与其它系统相同。根据需冷量和所需的冷却水温差，各台水源热泵装置的循环水量即可求出，在考虑到装置的同时使用系数，即可得到整个系统所要求的夏季总冷却循环水量。 一般来说，单一性质的建筑同时使用系数较高，综合性建筑则低一些。另水源热泵装置的数量越多，同时使用系数越小，反之则越大。同时使用系数可按以下原则来确定： ⒈循环水量小于36 m3/h时，同时使用系数取0.85～0.9 ⒉循环水量为36～54 m3/h时，同时使用系数取0.85～0.85 ⒊循环水量大于54 m3/h时，同时使用系数取0.75～0.8 以上原则中所提到的循环水量是指各装置所需水量的累计值，把此值乘以同时使用系数即可得到系统实际所需的总循环水量，并以此作为循环水泵、冷却塔的选型参数以及循环水总管径确定的依据。 四、系统形式 水源热泵水路系统通常采用一次泵系统，运行简单、管理也比较方便。考虑到整个系统的运行可靠，系统中必须设置备用泵。 水系统的循环泵建议多台并联。 为保证每一台水源热泵机组都得到所需水流量，其水系统一般建议采用同程式；每一个分支
热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。通常用于热泵装置的低温热源改是我们周围的介质——空气、河水、海水，或者是从工业生产设备中排出助工质，这些工质常与周围介质具有相接近的温度。热泵装置的工作原理与压缩式制冷机是一致的；在小型空调器中，为了充分发挥它的效能，在夏季空调降温或在冬季取暖，都是使用同一套设备来完成的。在冬季取暖时，将空温器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来调换工作，见图2一17。 热泵工作原理图 [1] 由图2—17中可看出，在夏季空调降温时，按制冷工况运行，由压缩机排出的高压蒸汽，经换向阀(又称四通阀进入冷凝器，制冷剂蒸汽被冷凝成液体，经节流装置进入蒸发器，并在蒸发器中吸热，将室内空气冷却，蒸发后的制冷剂蒸汽，经换向阀后被压缩机吸入，这样周而复始，实现制冷循环。在冬季取暖时，先将换向阀转向热泵工作位置，于是由压缩机排出的高压制冷剂蒸汽，经换向阀后流入室内蒸发器(作冷凝器用，制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，达到室内取暖目的，冷凝后的液态制冷剂，从反向流过节流装置进入冷凝器(作蒸发器用，吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过换向阀后被压缩机吸入，完成制热循环。这样，将外界空气(或循环水中的热量“泵”入温度较高的室内，故称为“热泵”。上海冰箱厂生产的CKT 一3A 型窗式空调器，就是一种热泵式空调器。在图2—17的热泵循环中，从低温热源(室外空气或循环水，其温度均高于蒸发温度to 中取得Q 。kcal/h的热量，消耗了机械功ALkcal/h，而向高温热源(室内取暖系统供应了Qlkcal/h的热量，这些热量之间的关系是符合热力学第一定律的，即Q1=Q0十AL kcal/h
一、水源供应系统概述 水源热泵系统是从各种水源或土壤埋管水环路中提取能量，根据目前常用的工艺措施，水源热泵系统的能量来源包括地表水源、废热水源、井水水源、土壤埋管。地表水源包括江、河、湖、海水源，废热水源包括工业废水、生活污水及中水、矿井坑道水源等，井水水源是指深度一般在400米以上的浅表层井水，土壤埋管是指水平埋管或深度一般在200米以上的垂直埋管式交换器。 水源供应系统是水源热泵中央空调的能量来源，与传统中央空调系统对比，它取代了锅炉供热系统和冷却塔，因此在水源热泵中央空调工程中是重中之重，对整个空调系统的使用效果、运行可靠程度、空调系统耗能量影响很大。地表水源和废热水源需要在进主机前采取相应的过滤、水处理和防腐措施，土壤埋管已有《地埋管地源热泵技术》等相关技术规范资料，而井水水源的供应系统目前尚没有专门的文字资料进行总结和归纳，因此本章将根据大量的【科莱智星】水源热泵项目工程实践经验，从水井系统的前期规划、取水方案和工程布局、井水量计算、潜水泵的选型与控制、水处理措施、回灌措施诸方面加以分析说明。 二、水井供应系统的前期规划 一个土建项目是否可以上水源热泵中央空调，取决于该项目所在地是否具有水源。如果有温度适宜、水量恒定的工业尾水、污水中水、地表水、海水等各种形式的水源，则可以直接从上述水源中提取冷热能。如果没有再考虑地下水方式是否可行。有的地区严重缺乏地下水，有的地区当地政府严禁开采地下水，有的项目在建筑物周边空地根本不具有水井施工的客观条件，所以地下水方式会受到各种因素的限制。 地下水方式的优势是一年四季400米以上的浅表层水温相对恒定，但全国各地的地下水状况各不相同，每一个地区的每一个项目在进行水源热泵项目论证时必须提前咨询当地地质勘探部门的专业人员，以确认项目所在地是否有水量稳定的地下水。有的项目紧靠大江大河，设计人员想当然地认为水量肯定没问题，但施工时却发现地下根本没有稳定的水源或水量很小。有的项目丰水期考察时水量充足，上马后却发现枯水期地下水严重不足。为了解决上述问题，在项目前期规划设计阶段，须作如下工作： 1、查看建筑物的总平面图，了解建筑物周边是否有空余场地可以用来打井。 2、了解当地政府是否允许开凿水源热泵水井，有哪些规定和办理程序。 3、通过水利部门和地质勘探部门了解地下水状况、水井工艺要求、打井成本、水质、水量、水温等详细资料。
污水源热本调研报告 所谓污水源热泵，主要是以城市污水做为提取和储存能量的冷热源，借助热泵机组系统内部制冷剂的物态循环变化，消耗少量的电能，从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。 城市污水源热泵空调技术能实现冬季供暖、夏季空调、全年生活热水供应（很廉价的热水供应方案）、夏季部分免费生活热水供应。城市污水热泵空调是一项高新技术，具有节能、环保及经济效益，符合经济与社会的可持续性发展战略。城市污水源热泵机组以污水为冷热源，冬季采集来自污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能（1份），将所取得的能量（大于4份）供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。 1、污水源热泵的工作原理 污水源热泵的主要工作原理是借助污水源热泵压缩机系统，消耗少量电能，在冬季把存于水中的低位热能“提取”出来，为用户供热，夏季则把室内的热量“提取”出来，释放到水中，从而降低室温，达到制冷的效果。其能量流动是利用热泵机组所消耗能量（电能）吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源，而起所消耗能量作用的是使介质压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。 污水源热泵系统由通过水源水管路和冷热水管路的水源系统、热泵系统、末端系统等部分相连接组成。根据原生污水是否直接进热泵机组蒸发器或者冷凝器可以将该系统分为直接利用和间接利用两种
方式。直接利用方式是指将污水中的热量通过热泵回收后输送到采暖空调建筑物；间接利用方式是指污水先通过热交换器进行热交换后，再把污水中的热量通过热泵进行回收输送到采暖空调建筑物。 2、污水源热泵系统的特点： （1）环保效益显著 城市污水源热泵是利用了污水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。 （2）高效节能 冬季，污水温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季污水温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。 （3）运行稳定可靠 污水的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。 （4）一机多用，应用范围广 此热泵系统可供暖、空调，生活热水供应（夏季免费）等。一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。 （5）投资运行费用低
水源热泵控制系统 水源热泵作为一种用地下恒温水源代替冷却塔的高效节能空调，在实际应用中，为了进一步提高节能效果，还应尽可能减少主机、冷冻水泵和冷却水泵等主要耗能设备的用能。传统的空调水系统使用定流量的运行方式，水源热泵主机本身具有能量调节机构，根据负载变化输出的能量可以在额定值的25％-100％的范围内调整。但是，冷冻水泵和冷却水泵却不随着负载变化做出相应的调节，流量保持不变，导致水系统经常在大流量、小温差的工况下运行，电能浪费很大。采用定温差变流量的水系统控制，可以避免这种浪费。 采用这种控制方式，可以把进回水的温差固定在一个较大的给定值上，在用户负荷较小时，通过减少流量来满足用户要求，这样水泵的能耗可以大大减少。随着冷机技术的进步，蒸发器的流量可以在额定流量的60%-100%范围内变化，这样就为采用交流变频调速器对水源热泵系统中的水泵进行变流量节能控制提供了技术保证。本文将利用PLC、触摸屏和变频器对水源热泵进行变频节能控制。 2 变频节能控制方案 采用变频器配合可编程控制器组成控制单元,其中冷却水泵、冷冻水泵均采用温度自动闭环调节，即用温度传感器对冷却水、冷冻水的水温进行采样,并转换成电信号(一般为4-20 mA,0-10 V等)后送至PLC,通过PLC将该信号与设定值进行比较再作PID运算后，决定变频器输出频率,以达到改变冷冻水泵、冷却水泵转速,从而达到节能目的。 2.1冷冻水系统 系统采用定温差变流量的方式运行，在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻水泵变频器工作的最小工作频率作为水泵运行的下限频率并锁定；将电动机工频设定为上限频率，改变变频器频率就可以调节系统的流量。
水源热泵与地源热泵优缺点的比较 一、水源热泵深井技术介绍 1、水源热泵原理 地下水是一个巨大的天然资源，其热惰性极大，全年的温度波动很小，一般说来，埋藏于地表20M以下的浅表层地下水可常年维持在该地区年平均温度左右，是理想的天然冷热源。水源热泵系统正是利用地下水的特性而工作的一种新型节能空调。在水源热泵的水井系统中，水源热泵一般成井深度为50米到300米，因为此部分地下水主要由地表水补给，且不适宜饮用，故用于水源热泵中央空调是极佳选择水源中央空调系统的是由末端（室内空气处理末端等）系统，水源中央空调主机（又称为水源热泵）系统和水源水系统三部分组成。 为用户供热时，水源中央空调系统从水源中中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机（热泵）“泵”送到高温热源，以满足用户供热需求。为用户供冷时，水源中央空调将用户室内的余热通过水源中央空调主机（制冷）转移到水源中，以满足用户制冷需求。 1.1系统原理图：制热工况为例（制冷工况可通过阀门切换来实现，即使水源水进冷凝器，蒸发器的冷冻循环水接用户系统），系统原理见下图：
分类：水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。 闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或海水换热来实现能量转移。 开式系统也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群回地下。． 水源热泵原理图：
深井回灌开式环路
地下水平式封闭环路 2.水源热泵优点 2.1高效节能 水源热泵是目前空调系统中能效比(COP值)最高的制冷、制热方式，。4~6，实际运行为7理论计算可达到． 水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12~22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体温度为18~35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温
上海世博轴江水源地源热泵系统设计
一、世博园区简介
世博园区规划 F 区 文化博览中心 演艺中心世博中心 世博轴 中国馆 主题馆 VIP 生活中心Shangri-La hotel 非洲馆 欧洲馆 美洲馆 澳洲馆 亚洲馆 企业馆 最佳城市试验区
二、建筑概况 2 1 4 1 1 2 2 1 1 3 2 2 4 3 下 下 7. 3.7. 3.5 5.0 14.0 5.03.515.04. 4.3. 3.516.2 8. 3.5 216 90 1020 50100 0道路红线 228 3.5 16.5 35 4.5 55 25.0 121 38 121 671.0 道路红线 地下室边界 道路红线 道路红线 道路红线 道路红线道路红线地下室边界 800 磁悬浮控制线 上 南 路 上 南 路 路 明浦 路 明 浦 路 环 北 路 环 南 路 野 雪 历 城 路 路 浦 华路 野雪 路 环 南路 环 北 江 黄 浦 云 台 路 路 山 洪 浦明110KV 变电站 演艺中心 公共活动中心 餐饮娱乐广场 世博会期间高架步廊 主题展馆 停车场 广场 磁悬浮车站 中国馆 国家自建馆 国家自建馆 停车场 周家渡通信机房 8.0 围栏区 阳光谷D 阳光谷E 阳光谷A 阳光谷B 玻璃屋顶 滨江庆典广场会后开发高层 56 56 166 261 252 11.1 800 阳光谷C 道路红线 地下通道 接演艺中心地下 接公共活动中心地下 接中国馆 接磁浮车站 通道 地下通道接接轨道交通 通道 华 浦 路 +4.298+4.400 +4.000 +4.000+4.000 +4.500 +4.500 +4.000 下 下 82.1 61.5 85.1 591 75.9 623 83.4 59.5 .5.6 下沉式广场 (2#地块) (1#地块) 120 55地下通道一层通廊主入口(会中) 一层商业主入口(会后)地下一层入口 一层通廊主入口(会中) 一层商业主入口(会后)地下一层入口 一层安检入口(会中) 一层安检入口(会中) 一层商业主入口(会后)下沉式广场入口 下沉式广场入口 一、二层主入口 一层商业主入口(会后) 地下一层入口 地下一层入口 一层通廊主入口(会 中)一层商业主入口(会后) 一层通廊主入口(会中)一层商业主入口(会后)地下一层入口 地下一层入口10.00m 高架平台入口 995 接地铁车站地下通道一层通廊主入口(会 中) 一层商业主入口(会后)餐饮娱乐广场 地下车库出入口地下车库出入口+4.552 +4.600 地铁风口 地铁风口 接地铁广场 接地铁广场 660 9-10 660 X =-6065.3555Y =2039.6836 X =-6045.0653Y =2147.7960 X =-5041.6016Y =1948.5339 X =-5059.9552Y =1850.7413 702.3 22.470 70 150 146 50 150 16.8 800 40 155 10.00m 高架平台入口 南段用地 北段 800 阳光谷A 9.A C H J 1-1 3-31 下+4.200 +4.200 +4.200 +4.200+4.200-1.000+1.800+1.800 -1.000-1.000 下下下下下下 下 下 下 下 下 下 下 下 下 下 -1.000 -1.000-1.000-1.000-1.000-1.000+4.200-1.000-1.000 -1.000 -1.000 168 地下车道接 地块车库地下通道 接联合展馆 地下通道 北段 660 110 225 A C H J 70 70 995 995 X =-5728.1938Y =1976.1541 X =-5682.0769Y =2068.7362 X =-5203.0070Y =1978.8260 X =-5248.7401Y =1886.1718 20.0134 227 用地红线 用地红线 8.9 649.0674.0 22.4 1-1 3-2920.0 2.7 134 244 总平面图
地源热泵 地源热泵的利用是国土资源部大力推广的一种新型环保、节能技术,具有再生、清洁、安全、高效的特点。 地源热泵系统的利用分地埋管地热源系统、地下水地热源系统和地表水地热源系统。 量转移到建筑物内 , 一个年度形成一个冷热循环 . 是最具有发展前景的一种形式。但对于该项技术的使用,受限制较多(需要当地土地资源部门对当地土地资源的评估、批准 ,而且其初步的投资较高。 2. 地表水地热源系统,即污水源热源系统。城市污水来源广泛,汇流面积大,污水原水流量具有小时变化规律明确、日流量相对稳定、随着城市规模的扩大而呈逐年递增的趋势。利用污水热泵空调系统不仅可以使污水资源化,更是改善我国供暖以煤为主的能源消费结构现状的有效途径。城市污水有三种形式:原生污水、二级再生水和中水。原生污水是指未经过任何物理手段处理的污水。运用原生污水源热泵空调系统相比于二级再生水和中水热泵空调系统的初投资及运行费用低。城市污水温度变化幅度较小,与环境温度相比,表现为冬暖夏凉,污水温度在冬季通常为13℃ ~17℃,在夏季为 22℃ ~25℃与河水及空气相比较,城市污水在温度在冬季最高、夏季最低,全年波动最小。污水的温度在城市可以利用的热能中是最多的。而且在能量消费密度越高的城市中其蕴藏的热量也越大。虽然污水的热赋存量很大,却不适用于产生动力,仅适用于 50℃一下的低温用户。
由于城市污水具有比较稳定的流量和适宜的温度, 污水源热泵系统能够高效稳定、安全可靠的运行, 可使夏季室温保持在 21℃ ~26℃, 冬季可达 18℃ ~24℃ . 城市污水热源泵,容易安装。一套设备可以实现夏季供冷、冬季供热,设备利用率高,总投资额为传统空调的 60%。 该技术已在北京、秦皇岛、哈尔滨等地开始运用。 下面是污水热源泵系统原理图: 但该项技术对于污水的需求量非常大,受水资源的限制。 3. 地下水热源系统(水源热泵常常被人们赞誉为“绿色空调” 。水源热泵就是以地下水作为冷热 " 源体 " ,在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物供暖,在夏季热泵将吸收到的热量向其排放、实现对建筑物供冷。传统的暖通空调系统需要很多辅助系统或设备来完成一个完整的暖通空调功能,如冷却塔。而水源热泵系统只是通过与地下水的热交换来完成制冷或制热的效果。只应用一个硬件系统, 通过在不同季节进行冷凝器和蒸发器的转换,就可以完成制冷与制热功能的转换。该向技术已在我市部分楼盘开始使用。
污水源热泵系统工程技术规范 (草拟稿) Technical code for sewage source air-conditioning system 起草单位：广西瑞宝利热能科技有限公司 起草人：张昊
目录 1 总则 (2) 2 术语 (3) 3 工程勘察 (4) 4 污水换热系统设计 (6) 5 室内系统 (12) 6、整体运转、调试与验收 (13) 7、附录A 换热盘管外径及壁厚 (15) 1 总则 1.0.1 为使污水源热泵系统工程设计、施工及验收，做到技术先
进、经济合理、安全适用，保证工程质量，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于以污水源为低温热源，以污水为传热介质，采用蒸汽压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。 1.0.3 污水源热泵系统工程设计、施工及验收除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语 2.0.1 污水源热泵系统sewage source heat pump system 以污水源为低温热源，由污水换热系统、污水源热泵机组、建筑
物内系统组成的供热空调系统。 2.0.2 污水源sewage source 含有固体悬浮物的城市污水、江河湖水、海水等，统称污水源。 2.0.3 污水源热泵机组sewage source heat pump unit 以污水或与污水进行热能交换的中介水为低温热源的热泵。 2.0.4 污水换热系统sewage heat transfer system 与污水进行热交换的污水热能交换系统。分为开式污水换热系统和闭式污水换热系统。 2.0.5 开式污水换热系统open-loop sewage heat transfer system 污水在循环泵的驱动下，经处理后直接流经污水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的系统。 2.0.6 闭式污水换热系统closed-loop sewage heat transfer system 将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有一定深度的污水体中，传热介质通过换热管管壁与污水进行热交换的系统。 2.0.7 传热介质heat-transfer fluid 污水源热泵系统中，通过换热管与污水进行热交换的一种液体。一般为水或添加防冻剂的水溶液。 2.0.8 城市原生污水city original sewage 污水渠中未经任何处理的城市污水称为城市原生污水。 2.0.9 污水换热器sewage heat exchanger 在含污水源热泵系统中，从污水中吸取热量或释放热量的换热设备。 2.0.10 中介水intermediate water 污水换热器中与污水换热的清洁水，视需求其中可加防冻液。 2.0.11 污水防阻机defend against hinder machine 含污水源热泵系统中分离污水中的悬浮物，防止悬浮物阻塞管路与设备的一种专利产品。 3 工程勘察 3.1 一般规定
浅谈湖水源热泵系统分析建议 地表水源热泵就是利用江、河、湖、海的地表水作为热泵机组的热源。当建筑物的周围有大量的地表水域可以利用时，可通过水泵和输配管路将水体的热量传递给热泵机组或将热泵 机组的热量释放到地表蓄水体中。根据热泵机组与地表水连接方式的不同，可将地表水源热泵分为两类：即开式地表水源热泵系统和闭式地表水源热泵系统。 开式地表水源热泵系统和开式地下水源热泵系统近似，但由于地表水的传热特性与地下水的传热特性相差甚远，因此地表水源热泵系统的设计与地下水源热泵系统的设计不同。 闭式地表水源热泵系统与土壤源热泵系统类似，即通过放置在湖中或河流中的换热器与热泵机组连接，吸热或放热均通过湖水换热器内的循环介质进行。当热泵机组处于寒冷地区时，在冬季制热工况时，湖水热交换器内应采用防冻液作为循环介质。在开式系统中，从蓄水体底部将水通过管道输送到热泵机组中，进行热量交换后，再通过排水管道又将其输送回湖水表面，但水泵的吸入口与排放口的位置应相隔一定的距离。在开式地表水源热泵系统中，地表水的作用与冷却塔近似，而且不需要消耗风机的电能及运行维护费用，因此初投资比较低。 开式系统的主要优点如下： 由于减少了湖水换热器，增加了地表水与制冷剂之间的传热温差，因此比闭式地表水源热泵机组的换热量增大，即在相同条
件下，增加了机组的制冷量或制热量。如果湖水较深，湖水底部的温度比较低，夏季可以利用湖水底部的低温水来预冷新风或空调房间的回风，充分节约能量。来自热泵机组的温水排放到湖水上部温度较高的区域，这样保证湖水温度分布不发生改变，对湖水温度的影响小 开式系统存在的最大缺点是热泵机组的结垢问题。可采用可拆卸的板式换热器，并定期对其进行清洗或对机组进行定期的反冲洗等。另外，用于冬季制热，当湖水温度较低时，会有冻结机组换热器的危险，因此开式系统只能用于温暖气候的地区或热负荷很小的寒冷地区。在实际工程中，开式系统多应用于容量小的系统。 开式地表水源热泵系统的设计 开式地表水源热泵系统中，由于没有湖水换热器，系统设计相对简单，最关键的是选取合适的水流量。在夏季制冷时，由于地表水的温度总是低于空气温度，机组运行效率比较高。冷却水侧流量应根据放热负荷的大小。在冬季制热时，必须保证机组换热器出口水温在2以上，因此水侧进出口温差一般保持在3以内，每千瓦热负荷的最佳流量为0.2m3/H 。在气候寒冷地区，若冬季地表水温度在7以下时，则不适宜用开式热泵系统。 与土壤源热泵系统相比，闭式地表水源热泵系统的投资、泵的输送耗电量、湖水换热器的投资及运行费用方面均比较低。与开式地表水源热泵系统比较，它的优点如下：
污水源热泵系统工作原理及特点优势 污水源热泵系统利用污水（生活废水、工业温水、工业设备冷却水、生产工艺排放的废温水），借助制冷循环系统，通过消耗少量的电能，在冬天将水资源中的低品质能量“汲取”出来，经管网供给室内空调、采暖系统、生活热水系统；夏天，将室内的热量带走，并释放到水中，以达到夏季空调的效果。污水源热泵系统的特点与优势：我国北方地区，冬季采暖主要是依靠煤、石油、天然气等石化燃料的燃烧来获得。采暖与环保成为一对难以解决的矛盾。城市污水是北方寒冷地区不可多得的热泵冷热源。它的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得污水源热泵系统比传统空调系统运行效率要高，节能和节省运行费用效果显著。原生污水源热泵系统以原生污水为热源，冬季采集来自污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的能量供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。它有以下特点： 1。环保效益显著原生污水源热泵系统是利用了原生污水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统，污水经过换热设备后留下冷量或热量返回污水干渠，污水与其他设备或系统不接触，污水密闭循环，不污染环境与其他设备或水系统。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。我国年污水排放量达464亿m，可节省用煤量0.33亿吨，以全国年总能耗30亿吨标煤计算，达到了1。1%，若按暖通空调的一次能源消耗量10 亿吨标煤计算，达3.3%。同时每年可减少排放量达72万吨。 2。高效节能冬季，污水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。 3。污水源参数 (1)污水水质问题城市污水包括工业废水,工业冷却水,及生活污水,而城市二级污水是经过一级物化处理和二级生化处理,去除了污水中大量的杂质,降低了污水的腐蚀度,更有利于污水中热能提取。 (2)污水水温保障城市污冬暖夏凉,常年温度稳定,污水水温在冬季比环境温度高15--20度,夏季温度比环境温度低10--15度。因此热泵具有良好的热源,污水源热泵系统利用温差在5度,因此污水源热泵空调系统完全可以在高效率运行。 (3)污水量的保证城市污水水量的变化主要是生活污水的变化,而生活污水的出水量基本保持不变。(4)污水换热器: 污水中含有大量油性污物,流经换热管时会产生挂膜现象,关闭黏结粘泥,从而增大换热热阻,影响换热效率,因此在设计污水换热时使污水走管程,同时设置自动反清洗装置,在换热器运行期间定时进行反冲洗,保证换热效率,提高热能利用 率。 4。综合分析 (1)污水源热泵系统运行稳定水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵系统运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问 题。 (2)一机多用此热泵系统可供暖、空调，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。城市污水源热泵系统利用城市污水，冬季取热供暖，夏季排热制冷，全年取热供应生活热水，夏季空调
地源热泵技术介绍 一、什么是热泵 热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。由于热泵是提取自然界中能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。在资源越来越匮乏的今天，作为人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术已经在全世界范围内受到广泛关注和重视。 二、什么是地源热泵 地源热泵(也称地热泵)是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术。 三、地源热泵的结构 地源热泵空调系统主要分为三个部分：室外地能换热系统、水源热泵机组系统和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机组主要有两种形式：水-水型机组或水-空气型机组。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。 四、地源热泵的基础原理 地源热泵原理是：冬季，热泵机组从地源（浅层水体或岩土体）中吸收热量，向建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物空调制冷。根据地热交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。 1、地源热泵制热原理 地源热泵系统在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进
行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由循环水路将冷媒中所携带的热量吸收，最终通过室外地能换热系统转移至地下水或土壤里。在室内热量通过室内采暖空调末端系统、水源热泵机组系统和室外地能换热系统不断转移至地下的过程中，通过冷媒-空气热交换器（风机盘管），以13℃以下的冷风的形式为房供冷。 2、地源热泵制冷原理 地源热泵系统在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由室外地能换热系统吸收地下水或土壤里的热量，通过水源热泵机组系统内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以室内采暖空调末端系统向室内供暖。
污水源热泵系统与集中供热系统对比 原生污水源热泵原理： 在高位能的拖动下，将热量从低位热源流向高位热源的技术。它可以把不直接利用的低品位热能（如空气、土壤、水、太阳能、工业废热等）转化为可利用的高位能，从而达到节约部分高位能（煤、石油、天然气、电能等）的目的。 在制冷状态下，污水源热泵原理是通过压缩机对冷媒做工，使其进行汽——液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至城市原生污水里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以13℃一下的冷风的形式为房间供冷。 在制热状态下，污水源热泵原理是通过压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内的冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在城市原生污水中的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形式向内供暖。 污水源热泵原理优势特点： 1）利用可再生能源，环保效益好 污水源热泵原理利用了城市原生污水中丰富的热量资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统。城市原生污水是一个巨大的能量采集器，巨大的城市废热从市政污水管路中排出，这种储存于城市原生污水中的能源数以清洁的，可再生能源。 2）高效节能，运行费用低 污水源热泵原理是采用温度恒定的城市原生污水作为能源，能效比COP在4.5~5.0之间，比空气源热泵高出40%左右，污水源热泵机组运行费用比常规中央空调低30%~40%左右。 3）运行安全稳定，可靠性高 无燃烧设备，无爆炸隐患，使用安全。如使用燃油、燃气锅炉供暖，其燃烧产物对居住环境污染极重，影响人们的生命健康。污水源热泵机组利用常年温度稳定的城市原生污水，夏季不会向大气中排除废热，加剧城市的“热岛效应”；冬季不受外界气候影响，运行稳定可靠，不存在空气源热泵除霜和供热不足的问题。4）空调主机以及多用，便于布置，使用范围广泛 空调主机体积小，污水源热泵机组安装在储藏室等辅助空间，既可制冷，又可制热，也不需要高的入户电容量。地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可替换原来的锅炉加空调的2套装置或系统；可应用于宾馆、
水源热泵热水机组 设 计 方 案 方案目录 方案概述......................... 第一章水源热泵中央空调介绍.............. 第二章水源热泵中央空调相关政策依据........... 第三章方案设计..................... 第四章工程概算..................... 第五章水源热泵系统技术特点............... 第六章公司简介..................... 第七章工程清单目录...................
方案概述 本方案采用水源热泵中央空调新技术，水源热泵中央空调是二十世纪七十年代以来欧美发达国家大力推广的空调新技术。它是利用地下浅层水中低品位能源制冷和制热，空调运行成本比传统电制冷空调节约 50%以上。 第一章水源热泵中央空调介绍 一、水源热泵现状及政策依据 水源热泵最早源于 1912 年瑞士的一项发明专利，二十世纪七十年代能源危机以后，这一节能、环保的空调技术受到西方国家的重视。水源热泵技术在美国、加拿大和北欧国家和地区已得到广泛地应用。瑞士的普及率达到 50%以上，美国推广速度以每年 20%的速度递增。 1995 年中美签署了《中华人民共和国国家科学委员会和美利坚合众国能源部效率和再生能源技术的发展与利用领域合作协议书》，并与 1997 年又签署了该合作协议书的附件六——《中华人民共和国国家科学技术委员会与美利坚合众国能源部地能开发利用的合作协议》。其中，两国政府将地源热泵空调技术列为能源效率和再生能源的合作项目。建设部 2000 年第 76号令也将地热、可再生能源以及空调节能技术列入建设部推广项目。2004年9月 14日国 家发改委高技术处颁发了《关于组织实施“节能和新能源关键技术”的通知》，将地热、热泵列为重点开发内容。 2005年 2月28日第十届全国人民代表大会常务委员会第十届会议通过了《中华人民共和国可再生能源法》鼓励大力推广应用太阳能、地热能、水能等可再生能源。 与此同时，适合推广水源热泵的北京市、山东、河南、辽宁、河北等地政府对推广水源热泵空调制定了优惠政策。这一举措极大的促进了我国地源热泵技术的发展。 北京市第一个地温空调工程——蓟门饭店（两会代表驻地）已运行七年。运行成本低于原燃煤锅炉和单冷机组，比改造前每年可节约数十万运行费用。 二、水源热泵工作原理水源热泵技术利用地球表面浅层水源（如地下水、河流和湖泊）中低品位热能资源，通过逆卡诺循环实现低品位热能向高品位热能转移的一种技术。它以水为工作介质将地下土壤中的低品位热能提取出来，经高效的热泵机组，利用少量的高品位电能，将水中的低品位能量输送到空调场所，完成热交换的地下水又重新回灌到地下去。井水是在金属管路中闭路循环的，水不与大气接触，不消耗水，也不污染水，只提取水中的热能。地温空调省去了锅炉和冷却塔，夏天用地下水作冷却水，同时将冷量搬运到地下，冷却效果优于冷却塔；冬天，
水源热泵设计方案 单位：空调有限公司 日期： 2011年06月 目录 一、水源热泵工程设计方案说明 二、水源热泵报价一览表 三、水源热泵机组简介及配置清单 四、水源热泵机组部分销售业绩一览表 五、售后服务承诺 六、公司资质 水源热泵方案设计说明 一、工程概况
本工程为北京市通州宋庄镇北寺生态园，建筑面积约5100平米，其中生态园建筑面积3100平方米，办公和住宿2000平方米。 二、设计范围 水源热泵机房、水井和末端系统。 三、设计依据 1. 《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003） 2. 《实用供热空调设计手册》 3. 《建筑设计防火规范》GBJ16-87 4. 《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002 5. 《建设工程设计常用技术措施·暖通》 四、室外设计气象参数
名称单位夏季冬季 空调 室外 计算 干球 温度 ℃ 33.8-12 空调 室外 平均 不保 证50h 的湿球温度℃26.5 - 空气调节 日平均温度℃29 - 空调 室外 计算 相对 湿度 %7741 通风 室外 计算 干球 温度 ℃ 30-5 通风室外计算%62 -
相对湿度 室外 风速 m/s 1.9 3 大气 压力 mmHg 751 767 最大冻土深度 cm - 85 五、 空调冷热负荷计算 建筑 用途 建筑面积 冷负荷指 标 热负荷指 标 冷量计算 热量计 算 M2 W/M2 W/M2 KW KW 生态园 3100 260 180 806 558 办公/ 住宿 2000 220 180 440 360 合计 5100 1246 918
水源热泵供暖系统供水温度的确定 因为水源热泵供暖系统能够将通常情况下不能被直接利用的低位热能从水源中取出，提升后并加以利用，具有良好的节能环保特性。现针对利用水源热泵系统进行供暖时，其供水温度的选择问题进行分析。 1、供水温度对水源热泵机组运行的影响 在冬季供暖工况下，如果水源热泵低温热源侧的进出口水温不变，则水源热泵的供水温度越高，其制热性能系数（cop值）就越低，提供相同的热量所需的运行费用就越高。COP=38.126△t-0.633，△t=(th.i+th.o)/2-(tc.i+tc.o)/2 2、合理的供水温度选择 通过上面的计算可知，利用水源热泵机组进行冬季供暖时，供水温度越低，机组的cop值就越大，经济性越好，但供水温度也不能太低，否则将导致末端散热设备过大或无法满足散热设备对供水温度的内在要求。显然合理的供水温度应该是既能满足用户的用热需求，同时又有最佳的经济性。 3、如果水源热泵机组供水温度过高，水流量不变的情况下，蒸发压力即吸气压力会增加，同样的对应的制热量也会增加，消耗功率也会增加。，主要原因是因为对机组而言，过高的蒸发器水体温度，会导致蒸发压力过高，而对特定的冷煤系统在应用过程中，冷凝压力是一个定值，这个时候压差比就比较小，压差比小就意味着压缩机而言回油会受到很大的影响，无法保证热泵系统的正常工作，温度过高也会烧坏压缩机。
解决设想方案 日本在1980年代开展了超级热泵计划，开发出4类热泵，其中有利用45度余热水，制热出水温度85的中高温热泵，以及利用80度余热水，产出150度蒸汽的高温热泵。 欧洲有采用改进离心压缩机性能技术路线的高温热泵，采用R134a制冷剂，三级离心压缩模式，制热出水温度可以达到85度。 一般需要解决以下几个关键技术问题。 1.压缩机的选择：热泵设备常用的压缩机类型主要是螺杆压缩机、全封闭涡旋压缩机与半封闭活塞压缩机等，经过对不同类型压缩机工作特性进行比较研究，高温热泵设备一般选用全封闭涡旋压缩机。 2.工质的选择：为保证高温热泵设备在稳定的可允许的工作压力下运用，采用特殊的制冷剂为工质，换热效率高并对环境无污染，对臭氧层无破坏作用。 3.氟路系统控制的优化：保证整体机组的长时间高温稳定运行和使用寿命，并根据环境温度和蒸发温度，自动调节高温空气热泵设备运行工作状态和调件。