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水源热泵系统介绍

INTEODUCTIONTOWATER-SOUECEHEATPUMPSYSTEM

一、水源热泵技术的概念和工作原理

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。

地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水，地表的河流和湖泊和海洋

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

源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，

所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或

水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。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。

水源热泵机组工作的原理示图如下：

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特循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于

地下或湖水海水中，通过与地壤或海水换热来实现能量转移。（其中埋于土壤中的系

统又称土壤源热泵，埋于海水中的系统又称海水源热泵）。开式系统是指从地下抽水

或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。

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℃，其制冷、

制热系数可达3.5~4.4，与传统的空气热源泵相比，要高出40%左右，其运行费用为

普通中央空调的50~60%，因此，近十几年来，尤其是近五年来，水源热泵空调系

统在北美如美国、加拿大及中北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的

水源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供

冷空调技术。

在中国的传统的空调系统概念中，由于国家的经济发展状况和政策的影响，在

相当长的时期中，北方一般以燃煤锅炉解决冬季取暖问题，在南方以水冷机组解决

夏季制冷问题。在二十世纪八十年代以后，制冷机组的方式开始多样化，此时，出

现了溴化锂机组、风冷机组，机组的容量也从原有的大中型机组过渡为大中小型机

组，在二十世纪九十年代以后，对于取暖方式也开始有新的尝试和探讨，特别是随

着要持续发展和公众环保意识的提高，世界和中国能源利用的结构都正在转变，从

原有的煤、石油取暖过渡到以天然气及电等清洁能源。北京作为大气污染最为严重

的城市之一，其治理大气污染的政策中就包括能源结构的调整，从以煤为主改为天

然气和电力替代能源。但是，替代能源虽然可以部分解决大气污染的问题，可是天

然气和石油等属于不可再生的能源，从可持续发展的角度看，必须提高能源利用率

或者寻找可以再生的能源，而水源热泵机组就是比较理想的一种设备。

二、水源热泵的特点

由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的源，所以共具有以下

特点：

1、属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

限的太阳能或地能作为可能。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一

种技术。

2、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

各冷却塔式，机组效率提高。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热

泵，平均来说可以节约用