劉孝剛

（渤海船舶職業(yè)學(xué)院動(dòng)力工程系，遼寧 葫蘆島125000）

隨著建筑業(yè)不斷發(fā)展，人們生活的建筑面積不斷提高，戶式中央空調(diào)也朝著節(jié)能、環(huán)保、美觀的趨勢發(fā)展，逐步走入千家萬戶，水源熱泵是一種利用制冷原理將熱量從低溫?zé)嵩磦鬟f給接收熱量的高溫介質(zhì)中的一門供暖和制冷技術(shù)。如何將兩者合理的結(jié)合，根據(jù)用戶的不同層次和需求設(shè)計(jì)家用中央空調(diào)，是工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是水源熱泵應(yīng)用于戶式中央空調(diào)系統(tǒng)中必須考慮的問題。

1 水源熱泵與戶式中央空調(diào)

1.1 水源熱泵

水源熱泵技術(shù)是一種利用地表水或地下水的低溫低位熱能資源，通過電力驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能的轉(zhuǎn)移，水源熱泵可以在冬季和夏季向用戶單元提供制冷與供熱。在夏季，大多數(shù)水源熱泵機(jī)組向用戶提供冷量，熱量通過冷凝器冷卻后，循環(huán)水由冷卻塔排至室外，蒸發(fā)器中的冷凍水供用戶進(jìn)行制冷，水環(huán)路溫度一般保持在32℃以下.在冬季，水源熱泵供熱時(shí)，由鍋爐等加熱設(shè)備進(jìn)行加熱，水環(huán)路溫度一般保持在16℃以上。春秋兩季水源熱泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)用戶有40%的供冷和60%的供熱時(shí)，水源熱泵系統(tǒng)的冷熱源供給將趨于平衡，無需開啟加熱設(shè)備或冷卻設(shè)備，系統(tǒng)水溫可以保持在16℃到32℃之間，為用戶節(jié)約了大量電能。水源熱泵根據(jù)所用戶的不同選擇可分為地下水源熱泵、地表水源熱泵和水環(huán)熱泵。

（1）地表水源熱泵。地表水源熱泵是利用地表水作為熱泵機(jī)組的熱源，當(dāng)建筑物的附近有江河湖海等豐富的地表水源時(shí)，可通過水泵等輸送設(shè)備將水體的熱量傳遞給水源熱泵機(jī)組，或?qū)⑺礋岜玫臒崃酷尫诺降乇硭男钏w中。地表水源熱泵可分為開式地表水源熱泵系統(tǒng)和閉式地表水源熱泵系統(tǒng)。在戶式中央空調(diào)系統(tǒng)中,如果選用地表水源熱泵系統(tǒng)將需要大量的地表水源,由于地表水的采集相對(duì)困難，使得地表水熱泵受到了一定的使用限制，在戶式中央空調(diào)中應(yīng)用不多。

（2）地下水源熱泵。地下水源熱泵就是利用地下水作為水源熱泵的熱源。地下水源熱泵的形式有開式環(huán)路和閉式環(huán)路兩種。開式系統(tǒng)是通過潛水泵抽取地下水直接送入熱泵機(jī)組。閉式系統(tǒng)是通過一個(gè)板式換熱器將地下水和建筑物內(nèi)的水系統(tǒng)隔絕開來，通過盤管進(jìn)行換熱。其中，開式連接系統(tǒng)的管路連接比較簡單，經(jīng)濟(jì)性好，但由于地下水含雜質(zhì)較多，容易堵塞設(shè)備的管路。另外，由于地下水所含的成分較復(fù)雜，易對(duì)管路及設(shè)備產(chǎn)生腐蝕和結(jié)垢，因此，在使用開式系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施。

（3）水環(huán)熱泵。水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一種利用回?zé)嵫h(huán)的空調(diào)系統(tǒng)，它可以從建筑物內(nèi)區(qū)回收熱量用于外區(qū)，并且可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)制冷和供熱，從而使系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)能量平衡，減少冷卻塔和加熱設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間，達(dá)到節(jié)能的目的。其中水環(huán)熱泵系統(tǒng)設(shè)備可以分散布置，一般不需要集中的制冷機(jī)房和空調(diào)機(jī)房，節(jié)省了機(jī)房占地面積。水環(huán)熱泵的重要特點(diǎn)是系統(tǒng)只需安裝水管，管路簡單、安裝方便，運(yùn)行費(fèi)用低，可以節(jié)約大量能源，是今后水源熱泵的發(fā)展趨勢。

1.2 戶式中央空調(diào)

戶式中央空調(diào)又稱為小型中央空調(diào)，它由一臺(tái)室外主機(jī)和若干個(gè)室內(nèi)機(jī)組成，機(jī)組通過管線或風(fēng)道進(jìn)行連接，為各個(gè)房間提供熱量和冷量。隨著建筑業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人均建筑面積超過100m2的住宅在不斷增加，戶式中央空調(diào)是介于大型中央空調(diào)系統(tǒng)和家用空調(diào)之間的空調(diào)系統(tǒng)，在發(fā)達(dá)國家，由于建筑面積大，戶式中央空調(diào)應(yīng)用極為廣泛，超過85%的用戶選擇中央空調(diào)。在美國，戶式中央空調(diào)占有率超過75%，在口本超過60%。我國戶式中央空調(diào)起步較晚，大約占據(jù)中央空調(diào)市場的10%左右，特別是在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的地區(qū)，隨著人們對(duì)空氣質(zhì)量的高要求，戶式中央空調(diào)已經(jīng)走進(jìn)人們的生活，已經(jīng)有相當(dāng)一部分消費(fèi)者接受了戶式中央空調(diào)。

1.3 兩者結(jié)合的必要性

以上分別介紹了水源熱泵機(jī)組與戶式中央空調(diào)空調(diào)，隨著空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，水源熱泵機(jī)組在戶式中央空調(diào)的應(yīng)用越來越多，從水源熱泵的工作原理及工作過程可以看出，其機(jī)組系統(tǒng)不僅為用戶提供了制冷、供暖，而且還能夠提供用戶需要的生活用水，水源熱泵機(jī)組可以做到三位一體的優(yōu)質(zhì)服務(wù)，如果將水源熱泵機(jī)組應(yīng)用于戶式中央空調(diào)空調(diào)之中將對(duì)系統(tǒng)節(jié)能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

2 水源熱泵應(yīng)用于戶式中央空調(diào)應(yīng)考慮的主要問題

（1）水文條件。對(duì)于水源熱泵是否能夠應(yīng)用于戶式中央空調(diào)應(yīng)從建筑物的現(xiàn)場實(shí)際情況出發(fā)，首先判斷建筑物周圍是否具備可利用水源的條件。二是判斷建筑物是否方便連接水源，不同建筑物的地理位置和水文條件千差萬別，應(yīng)因地制宜地合理利用好水源。當(dāng)對(duì)不同水源進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)通過多種技術(shù)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型分析比對(duì)，確定最終方案。一般而言，別墅等小型建筑物應(yīng)用戶式中央空調(diào)的用戶居多。如果水源條件達(dá)不到水源熱泵機(jī)組的使用要求時(shí)，可以采取水處理技術(shù)，使水質(zhì)達(dá)到熱泵機(jī)組要求。

（2）水量的選擇。水源熱泵的水量是影響機(jī)組正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素，主要因素是由空調(diào)工程的負(fù)荷與水源熱泵機(jī)組性能決定的。當(dāng)水量不足時(shí)，應(yīng)采取人工回灌技術(shù)，所謂人工回灌技術(shù)，是將被水源熱泵機(jī)組交換熱量后排出的水再注入地下含水層中去。這樣做可以補(bǔ)充地下水源，調(diào)節(jié)水位，維持儲(chǔ)量平衡，可以回灌儲(chǔ)能，提供冷熱源。

3 應(yīng)用實(shí)例

以遼寧某地區(qū)一棟5千平方米的別墅為例，對(duì)采用進(jìn)行了分析比對(duì)，如表1所示：

表1 水源熱泵與其他方式的運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比表

從表可看出：①水源熱泵的供暖系統(tǒng)的初投資略高于其它方式，但低于低于壁掛式燃?xì)鉅t，水源熱泵系統(tǒng)的初投資比傳統(tǒng)中央空調(diào)（供暖/空調(diào)）系統(tǒng)初投資低35%。②水源熱泵供暖的每平方米運(yùn)行費(fèi)用僅為燃煤鍋爐運(yùn)行成本的68%。③水源熱泵供暖的運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)運(yùn)行成本的2/3。

4 結(jié)語

水源熱泵具有高效、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),在將來，一戶一機(jī)水源熱泵式的戶式中央空調(diào)將成為發(fā)展主流，地源熱泵可以充分發(fā)揮地下蓄能系統(tǒng)的作用，在夏熱冬冷地區(qū)可以大力發(fā)展地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)，可以大大改善當(dāng)?shù)厝嗣竦木幼…h(huán)境，并為國家節(jié)約大量的能源，在戶式中央空調(diào)的應(yīng)用中具有廣闊前景。

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[3]陳焰華．家用中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例[M]．北京:機(jī)械工業(yè)出版，2001．