地表水源熱泵係統應用難點及解決方式

地表水源熱泵係統應用難點及解決方式

地表水源熱泵是將江河水、湖泊水作為(wei) 熱泵係統的低溫熱源，冬天從(cong) 地表水中取熱向建築物供暖，夏季以地表水源作為(wei) 冷卻水向建築物供冷的能源係統。如果建築物附近有可利用的海、河流、湖泊或水池等水體(ti) ，地表水源熱泵係統有可能是具有節能優(you) 點而又經濟的係統，這也是地表水源熱泵係統會(hui) 獲得很多青睞的原因。

與(yu) 傳(chuan) 統供暖空調方式比較，地表水源熱泵係統有著明顯的優(you) 勢。

1、和空氣相比, 水的熱容量大, 是比較理想的傳(chuan) 熱介質。如果可以比較容易地取得大量溫度穩定的水, 水作為(wei) 熱源是非常理想的。

2、地表水源熱泵技術是一種清潔的可再生能源技術。地表水的溫度是來自於(yu) 地球表麵所吸收的太陽能, 理論上地表水體(ti) 中的熱量是取之不竭的。

3、地表水體(ti) 的溫度比空氣穩定, 可以提高機組的效率。因為(wei) 水的熱容大, 所以地表水體(ti) 的溫度變化一般比氣溫變化慢, 夏季溫度比空氣低, 冬季溫度比空氣高。據估算, 夏季空調工況下每降低冷卻水進水1℃大約能提高機組 3%的效率。據美國環保署( EPA)估計, 設計安裝良好的水源熱泵, 平均來說可以節約用戶 30%～40%的供熱製冷空調的運行費用。

4、冬季供暖時, 沒有汙染排放。

5、冬季應用地表水源熱泵不存在結霜危險。避免了空氣源熱泵冬季運行時結霜的問題。

6、可以實現供熱、供冷、供熱水同時進行,大限度地利用了能量, 提高了能源的利用率。

但同時地表水源熱泵在實現時也存在著一些問題，主要難點在於(yu) 地表水的水質。依照我國《地表水環境質量標準》，依據地表水水域環境功能和保護目標，按功能高低依次劃分為(wei) 五類：Ⅰ類，主要適用於(yu) 源頭水、國家自然保護區；Ⅱ類，主要適用於(yu) 集中式生活飲用水地表水源地一級保護區、水生生物棲息地、魚蝦類產(chan) 場、仔稚幼魚的索餌場等；Ⅲ類，主要適用於(yu) 集中式生活飲用水地表水源地二級保護區、魚蝦類越冬場、洄遊通道、水產(chan) 養(yang) 殖區等漁業(ye) 水域及遊泳區；Ⅳ類，主要適用於(yu) 一般工業(ye) 用水區及人體(ti) 非直接接觸的用水區；Ⅴ類，主要適用於(yu) 農(nong) 業(ye) 用水區及一般景觀要求水域。據我國機構統計我國Ⅲ類及劣於(yu) Ⅲ類水質的斷麵比例為(wei) 77%，即便是Ⅰ、Ⅱ類水體(ti) 中也含有一定量雜質，影響水源熱泵係統的使用。

通過對地表水源熱泵係統應用進行認真分析，從(cong) 不同地表水源應用方式中找出成熟可靠的係統解決(jue) 方案，對於(yu) 地表水源熱泵係統的應用推廣、節能環保有著重要的意義(yi) 。

地表水源熱泵根據利用地表水方式的不同，地表水源熱泵係統可以分為(wei) 閉式係統與(yu) 開式係統：

1、閉式係統是通過地表水與(yu) 沉入水體(ti) 中的多組盤管換熱器之間發生熱量交換來實現循環介質(通常為(wei) 水或以水為(wei) 主要成分的防凍劑)與(yu) 地表水體(ti) 的熱量傳(chuan) 遞。閉式係統需要將多組盤管換熱器下到地表水體(ti) 中，成本投入大，對換熱器在水中放置深度也有嚴(yan) 格要求，同時針對航道影響受國家法規限製。閉式係統大的優(you) 勢在於(yu) 將地表水與(yu) 管路內(nei) 的循環水相隔離，保證了管路係統不受地表水水質的影響，防止了管路的阻塞。但是由於(yu) 地表水體(ti) 存在雜質，水中的換熱器換熱效率仍要受水質影響，並且當水體(ti) 中含有雜質較多時，位於(yu) 水底的換熱器外部可能結垢，進一步影響傳(chuan) 熱效果。同時，當水體(ti) 較淺時，水溫受室外大氣溫度的影響比較大，這將引起機組效率與(yu) 輸出功率的變化，當冬季氣候,換熱器內(nei) 循環介質的溫度會(hui) 明顯降低,如沒有防凍措施或輔助熱源，會(hui) 直接影響空調係統正常工作。另外，換熱器處於(yu) 公共水體(ti) 中易受腐蝕和破壞，維護維修困難且成本*。

2、開式係統是指用水泵直接抽取地表水，在熱泵機組的蒸發器（冷凝器）或中間換熱器中換熱後再排入水體(ti) 的係統，開式係統又依據與(yu) 水源水換熱時是否加入中間換熱器分為(wei) 直接式係統和間接式係統；目前在國內(nei) 外，地表水源熱泵係統為(wei) 實用成熟的技術是間接式係統技術。

直接式係統不使用中間換熱裝置，地表水直接進熱泵機組換熱，但是直接式係統應用存在著很多難於(yu) 克服的難題。直接式係統即便是使用水質較好地表水，在進入熱泵機組換熱起前仍需要經過除沙等一係列簡單水處理，這些水處理設備本身也存在著堵塞和故障問題，從(cong) 而影響係統整體(ti) 安全性，同時水處理設備的造價(jia) 與(yu) 換熱器造價(jia) 相差不多，沒有任何成本優(you) 勢，甚至於(yu) 付出了更大的成本。經過前置簡單水處理的地表水不同於(yu) 純淨水，其中仍然存在著雜質，因其汙垢係數的影響在機組內(nei) 的換熱效率遠低於(yu) 純淨水換熱效率，如果使用水量較大時，仍然存在著熱泵機組換熱部分的掛垢問題，嚴(yan) 重時會(hui) 造成堵塞和熱泵機組損壞，造成係統機組效率逐漸降低、運行費用逐漸攀升，更使係統麵臨(lin) 安全性與(yu) 穩定性考驗。

客戶在供暖、空調選型過程中應重視穩定性與(yu) 係統效率的結合，單純追求效率而不關(guan) 注係統的整體(ti) 運行性能，隻會(hui) 帶來更大的損失，造成投資項目失敗。由於(yu) 目前直接式係統的前置過濾水處理可能會(hui) 對地表水造成一定程度的破壞和汙染，受到國家政策限製。

間接式係統同樣具備閉式係統的優(you) 勢，避免了直接式係統的問題，通過中間換熱器，使地表水不與(yu) 熱泵機組直接接觸，從(cong) 而解決(jue) 了地表水水質對熱泵機組的影響，保證了地表水源熱泵係統的穩定性與(yu) 安全性。同時，間接式係統也規避了閉式係統水體(ti) 中放置換熱器的一係列弊端。間接式係統的技術難題主要集中於(yu) 地表水質對中間換熱器的影響上。傳(chuan) 統采用前置水處理設備加板式換熱器或殼管式換熱器的方式，一方麵因增加了前置水處理裝置而增加了係統成本，前置水處理裝置的堵塞和故障，也都會(hui) 影響到係統安全性；另一方麵處理後的地表水中仍含有懸浮物等大量雜質，會(hui) 使換熱器掛垢堵塞，從(cong) 而影響係統的安全性。

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