水源热泵工作原理

水源热泵工作原理
   水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖
泊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人，实现低位热能向高位热能
转移的一种技术。地下水源热泵系统的低位热源是从水井或废弃
的矿井中抽取的地下水。热泵机组冬季从生产井提供的地下水中
吸热，提高品位后，对建筑物供暖，把低位热源中的热量转移到需
要供热和加湿的地方，取热后的地下水通过回灌井回到地下。夏
季，则生产井与回灌井交换，而将室内余热转移到低位热源中，达
到降温或制冷的目的，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。
    由于较深的地层不会受到大气温度变化的干扰，故能常年保
持恒定的温度，远高于冬季的室外空气温度，也低于夏季的室外
空气温度，且具有较大的热容量，因此地下水源热泵系统的效率
比空气源热泵高，COP值一般在3和4.5之间，并且不存在结霜
等问题。此外，冬季通过热泵吸收大地中的热量提高空气温度后
对建筑物供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏
季使用;夏季通过热泵把建筑物的热量传输给大地，对建筑物降
温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。这样，在地下水源热泵
系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的
能源利用效率。与锅炉(电、燃料)和空气源热泵的供热系统相比，
水源热泵具明显的优势。锅炉供热只能将90%-98%的电能或
70-90%的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此地源热泵要
比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之
一以上的能量;由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为
10 - 25 9C，其制冷、制热系数可达3.5 } 4.4，与传统的空气源热泵
相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50
60 % o
    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。如果是水质良好的地下水，可以直接进人热泵
进行换热，这样的系统我们称为开式环路。实际工程中更多采用
闭式环路形式的热泵循环水系统，即采用板式换热器把地下水和
通过热泵的循环水分隔开，以防止地下水中的泥沙和腐蚀性杂质
对热泵机组的影响。
    地下水源热泵系统还可以产出生活热水，其水路连接方式大
致有四种。最简单的方式有空调水系统与生活热水水系统完全分
开和相关联且井水系统串级连接这两种，但是前者冷凝温差太
小，后者也不能解决生活热水用的水源热泵机组停机时空调系统
容量减小的问题。所以有了在后者基础上增加电动三通阀的方
式，这样不仅减小了装机容量、降低了初投资，而且机组的配置也
更加合理，提高了系统总能效比。此外，目前还有一种生活热水采
用热回收型水源热泵机组的连接方式。后两种方式充分利用了井
水的能量，且通过回收空调系统的冷凝热来制备生活热水，使整
个系统的能效比得到了提高，比较合理、节能。
    国内的地下水回灌基本上采用原先的人工回灌方式，主要分
为压力回灌和真空回灌两种。压力回灌适用于高水位和低渗透性
的含水层，也适用于低水位和渗透性好的地下含水层;而真空回
灌则仅适用于低水位和渗透性好的含水层。现在国内的大多数系
统都采用的是真空回灌的地下水回灌方式。另外，国内通常采用
回扬和清洗的方式来维持地下水的回灌。回扬次数和回扬的时间
视含水层的透水性大小而定，其次要考虑井的特征、水质、回灌量
和回灌技术方法。这些都是非常专业化的工作，大大增加了用户
的维护工作量，而且这种操作对井的损害也很大，会造成系统寿