摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人類(lèi)對(duì)于地球資源以及自然生態(tài)環(huán)境的破壞都已經(jīng)形成了巨大的影響。尋找可再生、可持續(xù)、無(wú)污染、低能耗的資源成了能源領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)水源熱泵的概念及工作原理的介紹及水源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)等作簡(jiǎn)單論述。
關(guān)鍵字：水源熱泵；工作原理；設(shè)計(jì)；特點(diǎn)
中圖分類(lèi)號(hào)： TH3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
目前，可再生的無(wú)污染能源成了能源領(lǐng)域中研究的重要課題之一。隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)于保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)與自然資源的要求也相應(yīng)提高。一些利用先進(jìn)技術(shù)并對(duì)自然資源能夠合理開(kāi)發(fā)利用的能源供應(yīng)產(chǎn)品開(kāi)始逐步被廣泛應(yīng)用于能源供應(yīng)領(lǐng)域。以下介紹的水源熱泵就是其中一種比較典型的自然能源供應(yīng)手段之一。
一、水源熱泵的概念及工作原理
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所謂水源熱泵技術(shù)，就是將湖泊河流以及地下水等地球表層淺水源里吸收儲(chǔ)存的地下熱能源與太陽(yáng)能源所產(chǎn)生的具有低位低溫特征的熱能資源加以利用，同時(shí)借助相應(yīng)的熱泵技術(shù)原理，即對(duì)熱泵輸入少量高位電能，從而使得具備低位低溫特征的熱資源轉(zhuǎn)化成為高位熱能資源的技術(shù)。
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水源熱泵技術(shù)由于所處的氣候條件不同，其工作原理表現(xiàn)為：在冬季，熱泵系統(tǒng)吸取來(lái)自生產(chǎn)井地下水中的熱量，經(jīng)熱泵系統(tǒng)處理后成為高位熱能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所需區(qū)域進(jìn)行供暖作業(yè)，而被吸取熱量的地下水則經(jīng)由回灌井回到其原來(lái)位置；在夏季，回灌井與生產(chǎn)井的作用則相反，即對(duì)所需區(qū)域的余留熱量進(jìn)行熱泵處理后成為低位低溫?zé)崮懿⑴懦�，從而�?shí)現(xiàn)對(duì)所需區(qū)域的制冷或者降溫。一般情況來(lái)說(shuō)，水源熱泵的工作效率相當(dāng)高，其消耗的能量與所得到的能源量之比可以達(dá)到1：4，非常具有實(shí)用性。
水源熱泵按所取水源利用的方式來(lái)劃分，則有開(kāi)式或是閉式系統(tǒng)。當(dāng)所取水源的水質(zhì)優(yōu)良時(shí)，其就能夠直接在熱泵中實(shí)現(xiàn)換熱處理，這種熱泵處理方式即為開(kāi)式環(huán)路系統(tǒng)。而在實(shí)際運(yùn)用中，由于地下水的質(zhì)量并不盡如人意，所以還是利用閉式環(huán)路的熱泵系統(tǒng)比較普遍，它是借助了板式的換熱裝置將循環(huán)水與所取水源進(jìn)行有效分隔，從而達(dá)到避免所取水源存在雜質(zhì)或泥沙從而影響熱泵系統(tǒng)的后果產(chǎn)生。
在熱泵系統(tǒng)的回灌方式上，我國(guó)目前普遍采用的是人工回灌的方式，有真空與壓力兩種方式。其中前者只對(duì)高滲透含水層與低水位水源適用，在我國(guó)被廣泛應(yīng)用；而后者則適用于各類(lèi)情況下的水源。除此之外，對(duì)地下水進(jìn)行有效回灌維持，我國(guó)則通常使用清洗與回?fù)P的方式進(jìn)行。但如此操作的缺點(diǎn)也相當(dāng)明顯，因回?fù)P的專(zhuān)業(yè)性非常強(qiáng)，含水層的特性與回灌井的各類(lèi)綜合指標(biāo)對(duì)于這種操作都有著眾多的影響因素，所以對(duì)其的維護(hù)工作量也大幅度增加。
如果熱泵使用的是源自地下較深層的水源時(shí)，則更具優(yōu)勢(shì)。因?yàn)楫?dāng)水資源處于地下深處時(shí)，沒(méi)有受到相應(yīng)大氣溫度的變化影響，可以長(zhǎng)時(shí)期地保持溫度不產(chǎn)生變化，簡(jiǎn)而言之，就是不管外在氣候條件是冬季或是夏季，地下水源的溫度都能夠比大氣環(huán)境溫度要高或是低，又因其熱容量較大，所以使用地下水的熱泵系統(tǒng)效率相較于空氣源的熱泵系統(tǒng)要高得多，其不會(huì)發(fā)生結(jié)霜等現(xiàn)象，并且它的功效比數(shù)值范圍能夠保持在3至4.5范圍內(nèi)。另外，水源熱泵還能起到一定的蓄能器作用，具體就是指在冬夏季，通過(guò)水源熱泵技術(shù)處理并對(duì)所需區(qū)域進(jìn)行供暖或降溫的同時(shí)，在其區(qū)域下方的土層內(nèi)積蓄了一定量的冷能或是熱能，在季節(jié)交替時(shí)，又可起到一定的作用，有著明顯的循環(huán)利用的優(yōu)勢(shì)，從而對(duì)長(zhǎng)跨度時(shí)期的能源使用的效率得到了進(jìn)一步的提升。
二、水源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)
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從水源熱泵的工作原理及流程不難看出，其機(jī)組系統(tǒng)不僅為建筑物提供了降溫、供暖，而且還能夠提供建筑所需要的生活用熱水，可以說(shuō)是將上述三者的供給提供了一體化實(shí)現(xiàn)的方式。換言之，水源熱泵機(jī)組系統(tǒng)就能夠同時(shí)起到原先鍋爐系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)分別所起到的作用，為建筑的投入成本以及設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化提供了更合理的選擇。
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對(duì)于一些有著特殊采暖及降溫的建筑物來(lái)說(shuō)，水源熱泵提供了更使能耗降低的方式。在春秋季節(jié)，氣溫過(guò)渡特征明顯，但是對(duì)于這些建筑物來(lái)說(shuō)，卻要求供暖與降溫的建筑內(nèi)區(qū)域各不相同，這時(shí)如果使用傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，則需要幾套系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)且能耗極大。而水源熱泵系統(tǒng)則能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)供暖與降溫作用，從而對(duì)建筑物內(nèi)的冷量與熱量很好地進(jìn)行了平衡與轉(zhuǎn)移。
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電能作為水源熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)力源，雖然其自身的特點(diǎn)就是清潔，但要生產(chǎn)電能，卻會(huì)引起相應(yīng)的污染物排放，因此所使用的相關(guān)設(shè)備電力消耗越小，其所能起到的環(huán)保效果也就越明顯。水源熱泵相較于空氣源熱泵與電力直接供暖兩種方式，其分別能夠有效減少電力消耗30%與70%，且在其運(yùn)行過(guò)程中不產(chǎn)生污染，同時(shí)也避免了廢棄物的產(chǎn)生。
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基于水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行的供暖及降溫系統(tǒng)，針對(duì)季節(jié)的不同、用戶的需求不同，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的冷暖切換，水源溫度波動(dòng)性較小，呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。從而讓水源熱泵系統(tǒng)的機(jī)組工作更為安全、穩(wěn)定。
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從水源熱泵的取水源能夠看出，其技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主要介質(zhì)就是各類(lèi)水源。從而對(duì)自然水資源進(jìn)行了充分地合理利用，在所取水源經(jīng)過(guò)熱泵處理以后，得到用戶所需要的供暖或降溫效果后，剩余水將通過(guò)各種回灌方式回到其原來(lái)的位置，以供下次使用，保持了自然生態(tài)系統(tǒng)中的水資源的平衡，從而使自然資源循環(huán)再生得以實(shí)現(xiàn)。
（六）投資成本較低
在水源熱泵系統(tǒng)機(jī)組的設(shè)計(jì)建設(shè)中，既不需要鍋爐機(jī)房、通風(fēng)管道，也不需要單獨(dú)的空調(diào)系統(tǒng)。因此相應(yīng)的投資成本得到大幅度地降低，而且由于水源熱泵所提供的供暖與降溫系統(tǒng)的水體溫度相對(duì)恒定，不會(huì)因突冷或突熱對(duì)水路管道造成損傷，故相應(yīng)的投入使用后的管道維護(hù)工作成本也得到有效降低。
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因水源熱泵的運(yùn)行相當(dāng)平穩(wěn)，所以相比于其他熱泵系統(tǒng)，水源熱泵的操作界面相對(duì)簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，只需要少量的專(zhuān)業(yè)操作人員進(jìn)行操作即可，在人工成本與機(jī)組維護(hù)成本上同樣得到了合理降低。
�。ò耍┧礋岜孟到y(tǒng)機(jī)組的設(shè)計(jì)與施工基本參數(shù)
井水溫度：15ºC~30ºC（一般冬季12ºC~22ºC。夏季18ºC~35ºC）
井距，井深：50~70m 井深應(yīng)保持水溫參數(shù)。
井水量與水質(zhì)：井水量不應(yīng)取該地區(qū)同類(lèi)來(lái)水量的最大值。而應(yīng)比平均值小5%~10%。以保證熱泵的必須水量。
回灌井?dāng)?shù)：采水井與回灌井.數(shù)比應(yīng)為1�2。
灌采水量比，最好為100%，一般不少于80%。
回灌操作：應(yīng)保持定期回?fù)P。最小也不少于時(shí)間為1~15天。
采水設(shè)備（潛水泵）檢修周期0.5~1年，以確保井水設(shè)備正常運(yùn)行。
來(lái)水量的衰減值：3年內(nèi)衰減量不大于20%，否則應(yīng)采取修井式補(bǔ)打新井。
地面沉降：3年內(nèi)應(yīng)不大于5mm。
10．地下水污染：回灌水質(zhì)指標(biāo)不低于地下水水質(zhì)指標(biāo)。應(yīng)避光將受污染水回灌。
結(jié)語(yǔ)：綜上所述，水源熱泵系統(tǒng)在多種方面的優(yōu)勢(shì)是相當(dāng)明顯的，不但使建筑物的采暖與降溫需要得到了充分地滿足，而且其在環(huán)保節(jié)能方面的優(yōu)點(diǎn)也得到了全面的體現(xiàn)。與傳統(tǒng)建筑物的供熱與降溫系統(tǒng)相比，它體現(xiàn)出了對(duì)于自然資源的合理利用、水資源系統(tǒng)的自然平衡、熱泵機(jī)組系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行、操作上的自動(dòng)簡(jiǎn)便及相應(yīng)的成本降低等眾多突出優(yōu)勢(shì)。使得水源熱泵系統(tǒng)在目前的建筑供暖降溫系統(tǒng)中得到了廣泛地應(yīng)用。
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