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水源热泵
水源热泵
如今在我国建筑行业的暖通空调领域中,水源热泵技术的应用范围非常广泛,与此同时,随着我国经济急速发展,投入在建筑物中的能源消耗也急剧增多,因此,必须对能源消耗问题提起足够的重视,国家如今已经将节约化石类能源这一发展政策提上日程,同时,探寻更多可以再生的新型能源也成为了非常重要的研究课题。在如今的建筑领域,如何实现节能环保成为了相关工作者们非常关注的问题,而水源热泵技术正是在此时应运而生,水源热泵技术具备节能、环保、经济、高效等诸多优势,恰恰符合我国发展的节能环保要求。水源热泵技术是使用电能对地下水资源加以利用,从而实现为建筑物提供热能、热水的目的。虽然水源热泵技术具有非常显著的优势,且其发展前景也十分明朗,但是与此同时,水源热泵技术的应用过程中仍然存在一些技术性问题,需要相关从业者进行深入研究和探讨,从而促进水源热泵技术的应用效果进一步提升。
一:水源热泵的工作原理和流程
1.1水源热泵的工作原理
水源热泵技术的主要工作原理是利用地表浅层的水源,基于热泵技术的工作原理,投入微量的优质电能从而使低位热能传递至高处的技术,该技术应用在暖通空调系统中,可以使用水源热泵相关设备替代原始的锅炉和制冷制热设备,用水资源作为存储热能等能量的媒介,传输至指定位置后可以将存储的能量释放出来,同时还可以使用压缩机等设备,实现消耗最低电能并达到供暖效果的目的,可以充分满足调节室温的需求。
1.2水源热泵的工作流程
水源热泵的具体工作流程可见下图1,首先,工质1、2、3分别是热源水、介质和循环水,当热源水经过热泵时会大量吸收热能并蒸发,经过压缩后温度会进一步提升,从而持续运输并向目的地释放热量,这些热量主要来自低位热能和经过压缩机产生的热量,可以充分满足建筑物供暖所需要的热能。

二:水源热泵技术的特点
2.1对可再生能源的利用
水源热泵技术是一种利用地表浅层水作为能量来源并在和传输过程中实现能量转换的技术,地球表面浅层水和土壤像一种大型的热能收集器,其中蕴含的热能主要来自于太阳的能量,虽然这些能量仅占全部能量的一半左右,但是仍然超出了全球人类每年所消耗能量的百倍之上。利用水源热泵技术可以对地表浅层的可再生能源进行重复利用,这些能源近乎于无限再生,应用在建筑的暖通空调建设中,更好的实现了环保供暖。与此同时,应用水源热泵技术虽然使用地表浅层水作为供暖能量,但是并不会对当前区域的地表、地下水造成污染,主要原因是水源经过运输和加压后,只会对其中蕴含的热量进行交换,并不会对水质产生影响,因此当水源回流至地表、地下后,也不会对原有的地表水、地下水造成污染,所以我们说水源热泵是一种非常清洁环保的技术。
2.2经济节能的长效供暖技术
水源热泵所使用的地表浅层水温度是恒定的,不论出于何种季节,其温度始终处于10~25℃左右,冬季时水源的温度要高于环境温度,而夏季时水源温度则会低于环境温度,因此是非常良好的供暖、制冷能源。由于地表浅层水具备上述特性,因此使得水源热泵制热系数能够达到3.6-4.1,而使用锅炉、电能等供热设备只能使得一部分燃料转化成为热能输送至建筑物中,不仅制热效果不好,能源消耗也比较大。而与空气源热泵对比可以发现,空气源的制热系数更低,可见水源热泵对能源的利用效率更高,而且上文中提到地表浅层水具备恒温的特点,因此水源热泵系统可以更加稳定的供热,其经济性也更佳。
三:水源热泵技术的优缺点
3.1水源热泵技术的优点
3.1.1应用范围广泛
应用水源热泵技术不仅可以为建筑物供暖,还可以为其供给热水,可以实现一种技术发挥多种效果的目的,甚至可以使用一套水源热泵系统来替换原本的锅炉供暖、空调调节温度等多种功能,尤其是对于一些既要求供暖有要求能够制冷的建筑来说,水源热泵可以很好地满足其需求。除此之外,使用水源热泵技术可以在极大程度上节约能源,而且使用一套水源热泵设备发挥多种作用时可以充分降低设备费用。与此同时,水源热泵技术的应用范围还非常广泛,不仅可以在办公楼、商场等建筑中应用,一些小型的设备还可以在住宅、别墅、公寓中使用。
3.1.2供热和制冷相对灵活
不同地区的建筑物所需要的供热和制冷功能各不相同,一些地区的建筑物需要制冷,而部分建筑物则需要供热,此时就需要配备更加灵活的供暖和制冷设备,水源热泵可以实现供暖和制冷同时发挥作用,因此可以保障建筑物内的温度处于平衡状态,也不需要投入过多的能源。(1)计费和管理更加便捷由于水源热泵能够发挥供暖和制冷功能,主要依靠的是电力提供运行能量,因此更便于相关部门进行计费,只需要根据用电量计算费用即可,对于用户来说这种计费方式也更为合理,可以更为明确的掌握暖通空调的能耗,从而实现便捷管理。
3.1.3能够有效节约投资维护费用
由于水源热泵技术的应用于传统技术相比,不仅不需要设置专门的冷冻机房,也不需要设置较大的通风、锅炉等设备,因此使得应用该技术所需要投入的资金费用大幅降低。应用水源热泵技术的暖通空调可以去除水管保温功能,也因此让管道的维护费用有所下降。
3.1.4效果显著的环保效益
水源热泵技术所使用的主要能源是优质电能,这种能源属于清洁能源,但是由于生产电能时会产生一定污染,对空气环境造成影响,因此必须对水源热泵技术进行改进,实现最大程度的降低水源热泵电能消耗。与传统的空气源热泵对比之下可以发现,水源热泵技术可以减少至少30%的电能消耗,而与一些电暖设备相比更能降低70%左右的电能消耗。
3.2水源热泵的缺点
一些对供热、制冷量要求较高的水源热泵暖通空调设备,其中往往配备了大功率的压缩机,这些压缩机运行过程中会产生较大的噪声,因此必须在安装时考虑到降噪处理。
四:水源热泵在暖通空调中的运用现状
在我国建筑行业的暖通空调系统建设中,水源热泵技术已经得到了多年的广泛应用,在这一过程中,相关工作者不断积累经验并进行创新和探索,因此不管是从设计方面还是从实际的安装工作中,都具备了完善的施工经验。虽然水源热泵在暖通空调中的应用成功案例非常多,但是从宏观角度来看,该技术的应用仍然存在着地域差异等发展性问题。从我国幅员辽阔的地域现状来看,各地区的发展情况、文化背景和地质情况均有所差异,而且不同地区的经济状况也呈现不平衡状态,这也导致了水源热泵技术在我国的推广和应用存在问题。除此之外,在水源热泵技术的应用过程,相关工作者往往会忽视需要根据建筑物所在地区的实际情况应用该技术的重要性,往往忽略了各地区不同的气候、地质等条件,反而更多的是考虑水源热泵技术自身的优势,对各地区间的环境差异、不同建筑间的能耗差异等不够重视。除了上述问题之外,水源热泵技术应用相关的设计人员水平低下也是目前我国难以推广该技术的一大原因,由于一些设计人员经验不足。今社会和人民都对水源热泵技术的应用格外重视,但是水源热泵技术在暖通空调中的应用仍然需要进一步研究和创新。从目前水源热泵技术在暖通空调中的应用现状来看,回灌水的水质必须要好于地下水和地表浅层水的水质才能符合要求,以免对水源的质量造成不利影响,甚至产生污染问题,为保证回灌水水质符合要求,则必须在水源热泵暖通空调的长时间运作过程中加大维护力度,与此同时,回灌技术的应用还与当地的地质条件有直接关联,需要根据当地的实际情况进行具体分析。另外,若回灌技术较为低下则很容易导致地下水向不同底层中回灌,长此以往不仅会导致地下水受到污染,还会导致区域内的底层稳定性不足,甚至发生沉降事故,回灌水水量也有影响。
五:总结
总而言之,虽然目前水源热泵技术在暖通空调建设中的应用非常广泛,而且具备降低能耗、环保、经济等诸多优势,因此应用该技术对我国建立节约型社会有极大正面影响。但是,出于严谨角度考量,应用水源热泵技术时必须意识到该技术不是好的,仍然存在技术层面的缺陷,在应用该技术时也要充分考虑地质、气候等环境条件,从而更好的发挥该技术的作用。
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