水源热泵系统的节能研究

向丹妮

摘 要：水源热泵是以水为介质来提取能量实现制热和制冷的一个或一组系统。文章对水源热泵系统制冷制热工作原理、水源热泵技术的优点、水源热泵技术未来的发展等相关内容进行了总结和分析。

关键词：水源热泵系统；节能；工作原理，发展

0 前言

建筑业作为我国国民经济的支柱产业之一，目前近400亿平方米既有建筑中，高耗能建筑占90%左右。从数量上来说，建筑用能已经占到全社会能源消费总量的近三成，再加上建材生产的能耗，用于建筑的能耗已占到社会总能耗的40%左右。

建筑节能作为全国节能工作的重要组成部分，是改善和提高建筑舒适性、节约能源、促进环境保护、减少温室气体排放的重要措施，直接关系到国家资源战略、可持续发展战略的实施。

水源热泵是以水为介质来提取能量实现制热和制冷的一个或一组系统。针对水源热泵机组，就是通过消耗少量高品位能量，将地表水中不可直接利用的低品位热量提取出来，变成可以直接利用的高品位能源的装置。

水源热泵既是利用可再生能源的一种形式，又是一种经济有效的节能技术，其能量利用率要比空气源热泵高约 40%。水的比热容较大，传热性能好，因此热泵机组中换热器的尺寸较小，而且不存在蒸发器表面结霜的问题。因此，在容易获得温度较稳定水源的地方，水是理想的冷热源。

1水源热泵系统制冷制热工作原理

地球表面浅层水源吸收了太阳进入地球的辐射能量，这些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，由热泵通过空气或水作为传热物质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系统是由末端（室内空气处理末端等）系统，水源热泵系统和水源系统三部分组成。

为用户供热时，水源热泵系统从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源热泵系统主机（制热）泵 送到高温热源，以满足用户供热需求 为用户供冷时，水源热泵系统将用户室内的热量通过水源热泵系统主机（制冷）转移到水源中，以满足用户制冷需求水源热泵根据对水源的利用方式的不同。水源热泵无论是在制热还是制冷过程中均以水为热源和冷却介质，即用切换工质回路来实现制热和制冷的运行。然而，更为方便的是由水回路中的四通电磁换向阀来完成。

2 水源热泵技术的优点

1）节能。与电供暖相比减少70%以上的电力消耗。

2）环保。 无废气，废水，废渣产生，对环境无热效应产生。

3）高效。 据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均可以节约用户30%～40% 的供热制冷空调的运行费用。

4）实惠。 一套设备可供冷，可供热，其总投资额仅为传统空调系统的60%。

5）运行稳定。 可靠，维护方便。 另外不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题，所以维护方便，使用寿命可长过20年以上。

3 水源热泵技术未来的发展

随着全球气候变暖，重庆地区已变得冬天不很冷，或冬天已不长，而夏天变得炎热而漫长，空调电耗以制冷为主的趋势正在发展。 由于夏天强烈的太阳辐射导致的制冷空调能耗已高于传热系数导致的能耗，因此加强外遮阳措施在窗户节能改造中的推广应用已刻不容缓。 建议市有关部门组织力量研究适合住宅节能改造采用的外遮阳技术。 传统的遮阳技术很多，但真正适合既有住宅建筑门窗节能改造时采用的很少，必须将研究设计和应用方面的力量结合在一起，在较短的时间里，开发出几种成本较低、 施工容易、 操作方便和使用寿命较长的产品来，供节能改造工程选用。

展望建筑节能工作，我觉得应做到以下几点：

1、加大节能技术研究力度

科技是第一生产力。整和社会科学技术力量，充分发挥各相关部门、学会、协会、研究会以及相关行业、高校的技术研究力量，不断开发出高效、经济的节能型建材和先进的构造技术，以增强节能建筑的可操作性和科技含量，节约社会资源。此外，提高建筑、施工企业的节能意识，增强企业自主对建筑节能产品的开发和研究，是解决能源问题的根本途径之一。

2、建筑节能应从规划、设计入手

在建筑规划阶段，要慎重考虑建筑物的朝向、间距、体型、体量、绿化配置等因素对节能的影响，改善热环境。在建筑的平面布局方面，朝向的选择很重要。冬季应有适量的阳光射入室内，避免冷风吹袭；夏季则尽量减少太阳直射室内及外墙面，有良好的通风。在建筑设计中，原则上应减少建筑物外表面积，适当控制建筑体型系数，即建筑物外表面积与其所包围的体积之比，减少建筑面宽，加大进深或增加组合体。建筑外形选用长条型，而体型复杂，凹凸面过多的塔式住宅对节能不利。寒冷地区多层住宅不应采用开敞式楼梯间，入口处设置门斗或采取其它避风措施，减少散热。另外，要重视屋檐、挑檐、遮阳板、窗帘、百页窗等的构造措施，对于调节日照节省能源是十分有效的，尤其是玻璃幕墙建筑，必须考虑良好的遮阳、遮光条件。

3、大力推广绿色、智能建筑

目前，采用高效、经济的节能型建材和先进的构造技术，推广绿色建筑和智能建筑成为新的发展趋势。据了解，绿色建筑就是指在建筑生命周期（选址、规划设计、施工、使用管理及拆除过程）中，以最节约能源、最有效利用资源的方式，建造最低环境负荷情况下最安全、健康、高效及舒适的居住空间，达到人及建筑与环境共生共荣、永续发展。绿色建筑最终的目标是以“绿色建筑”为基础进而扩展至“绿色社区”、“绿色城市”層面，达到促进建筑永续发展的目标。而智能建筑的内涵实质就是在建筑构架中，根据系统工程原理，适应特定人群的需求，融汇计算机技术、网络技术、自动化技术、生物技术、材料科学和环境科学所建立的舒适、环保、节能、高效、安全、信息有效传递并可持续发展的人工环境。如欧洲的智能建筑，强调的是建筑节能、降低运营成本、保护环境并提供舒适健康的办公环境。

4、增强行政执法手段和法制建设

目前，针对建筑节能执行力差的现状，建设部科技司有关负责人指出，在下一步建筑节能专项检查中要充分体现三个“一批”，即针对地方建筑节能主管部门和相关设计、施工、监理单位，要表扬一批，通报批评一批，处理一批。节能方面存在的问题，发现一个处理一个，对节能不达标的企业动用建设部最高行政手段，即撤销或降低企业资质。同时，尽快完善建筑节能的法规体系，增强行政执法力度，严厉打击违纪违规行为，整顿行业市场。

5、奖惩并重

可参照其他行政管理手段，适当制订建筑节能经济激励机制。据有关负责人透露，将尝试以一定的节能标准为基准线，对高于节能标准的采取贷款贴息、财政补助等奖励措施；对低于节能标准的则动用增加税收、禁止使用等惩罚手段。

通过经济手段的介入，与企业“约法三章”，做到赏罚分明，提高企业建设节能建筑的积极性。

6、大力推进既有建筑的节能改造

既有建筑规模庞大、耗能严重，是开展建筑节能工作的重点发展方向，大规模的旧房节能改造刻不容缓。可先从采暖、空调、节电、节水等节能改造工作入手，再逐步推进墙体改造、窗户改造、屋面改造，着重加强建筑物的防水、防潮、隔热、保温等功能。同时，相比新建建筑，既有建筑占了大多数，蕴藏巨大的商机。目前我国将有130亿平方米的已建建筑进行节能改造。据预测，如果按照每平方米改造费用以100—200元计算，130亿平方米的节能改造费用将达2万亿元。

建筑节能是一个世界性的问题，也是时代发展的必然趋势。我们应当学习发达国家建筑节能的经验，结合自身条件，制定和完善符合我国国情的节能政策、法律法规和措施，全面推动建筑节能工作的健康发展，走可持续发展的道路。