安德重

【摘要】近些年，水源熱泵在水廠中的應(yīng)用不斷增加，水源熱泵在水廠中的應(yīng)用主要是利用水廠自身充足穩(wěn)定的水資源作為熱泵系統(tǒng)運(yùn)作的低位熱源，水源熱泵在水廠中的應(yīng)用可為水廠周邊地區(qū)提供生活熱水，對于居民生活的熱能供應(yīng)具有重要作用。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，首先分析了水源熱泵系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理，在此基礎(chǔ)上總結(jié)了水源熱泵的系統(tǒng)特點(diǎn)，包括應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)與限制條件；最后概況了水源熱泵在水廠中的應(yīng)用可行性，包括有利條件、熱交換點(diǎn)的合理選擇以及供水廠水溫的影響。

【關(guān)鍵詞】水源熱泵；水廠；可行性

水源熱泵屬于一種利用可再生能源的創(chuàng)新技術(shù)，目前已經(jīng)在建筑節(jié)能多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，目前在我國應(yīng)用發(fā)展也超過了10年歷史。水源熱泵的應(yīng)用需要地理?xiàng)l件與水溫條件均符合要求，可以發(fā)現(xiàn)顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。自來水廠的水資源豐富，為應(yīng)用水源熱泵提供了良好的能源條件，綜合利用和開發(fā)水源熱泵在水廠中的應(yīng)用具有重要實(shí)踐應(yīng)用意義和價(jià)值。

一、水源熱泵系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

水源熱泵是當(dāng)前供熱與水廠運(yùn)作當(dāng)中的重要基礎(chǔ)部件，該系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括三個(gè)方面，即中央空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)、水源水系統(tǒng)以及末端系統(tǒng)。整個(gè)裝置的末端系統(tǒng)作用在于為用戶提供諸多的水處理實(shí)踐功能，比如包括循環(huán)水泵、靜電水處理器以及側(cè)水管系統(tǒng)等等，而中央空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成則相對而言具有更高的復(fù)雜性，主要裝置包括壓縮機(jī)、冷凝器、制冷管道配件、蒸發(fā)器以及膨脹閥等等，水源水系統(tǒng)則主要由取水裝置所構(gòu)成，包括水處理設(shè)施、閥門以及取水泵等。具體的工作原理是，在供熱過程中，以基本水源為主，通過水源提取使之流經(jīng)低品位熱能裝置，而后經(jīng)過電能驅(qū)動將水源通過中央泵輸送到高溫?zé)嵩聪到y(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對水源的加熱以達(dá)到對用戶的供熱標(biāo)準(zhǔn)。而對于有供冷需求的客戶端，該裝置的工作原理則與之相反。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，制冷的工況實(shí)現(xiàn)主要依靠閥門的切換，冷凝器和蒸發(fā)器作用的發(fā)揮能夠分別滿足于制冷和制熱不同工況。

二、水源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)

（一）優(yōu)點(diǎn)

水源熱泵的一機(jī)多用具有突出優(yōu)勢，可以供暖、供冷提供日常生活所需的熱水，僅此也節(jié)省了安置傳統(tǒng)鍋爐供熱系統(tǒng)的空間，不僅節(jié)省資金和空間，同時(shí)水源熱泵也具有壽命長的機(jī)組特點(diǎn)，可使用長達(dá)20-25年以上；與此同時(shí)，水源熱泵機(jī)組緊湊，可以有效節(jié)省空間，可以有效降低運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用，自動化控制程度較高。除此之外，水源熱泵系統(tǒng)可以利用熱泵循環(huán)提升環(huán)境空氣溫度，可以有效提升能效比；夏季利用水體溫度與環(huán)境溫度的差值可以有效制冷，效果比風(fēng)冷和冷卻塔系統(tǒng)效果更佳。

（二）限制條件

從水源條件角度分析，水源熱泵在不同的水源環(huán)境下的應(yīng)用資源成本存在差異，因此需要從地區(qū)水源資源狀況判斷能夠使用水源熱泵。目前，閉合系統(tǒng)水源熱泵應(yīng)用成本相對較高，開放式的水源熱泵需要水源溫度、水量和清潔度都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，水源條件一定程度上限制了系統(tǒng)推廣。

從經(jīng)濟(jì)性角度分析，不同地區(qū)和不同用戶在不同時(shí)期的國家政策影響和燃料價(jià)格波動影響下都會導(dǎo)致水源條件差異出現(xiàn)；不同的用戶條件會導(dǎo)致投資和運(yùn)行維護(hù)效果存在差異?？傮w分析，不同的地區(qū)需求下，水源熱泵整體投資差異較多，無法保證全面的低成本優(yōu)勢。

三、水源熱泵在水廠中的應(yīng)用可行性分析

（一）有利條件

水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用于水廠的最突出有利條件在于水廠的水源穩(wěn)定而充足；水廠水源來自于江河、水庫等大面積的自然水源，水溫條件適宜；冬季可以保證原水水溫高于冰點(diǎn)，夏季水溫可以保持較低水平。由于原水水量充足，因此在水源處理加工過程中可以減少空氣接觸時(shí)長，有效保證了水溫的穩(wěn)定，水溫波動較小的情況下利用水源熱泵更加有利和便捷，滿足了水源熱泵系統(tǒng)水溫恒定和環(huán)境穩(wěn)定的要求。

（二）熱交換點(diǎn)的合理選擇

從水廠的加工工藝流程角度分析，水源熱泵應(yīng)該避免從中間環(huán)節(jié)取水，而是應(yīng)該選擇原水入口取水，避免對水體處理產(chǎn)生影響，造成水流量不穩(wěn)定。在原水入口處取水也應(yīng)該避免采取開式系統(tǒng)，需要保持機(jī)組衛(wèi)生，防止雜質(zhì)腐蝕，延長機(jī)組使用壽命。熱交換環(huán)節(jié)如果選擇在清水池中操作可能會由于換熱效率高導(dǎo)致凈水被污染，如果采取閉合系統(tǒng)布置清水池?zé)峤粨Q，也同樣無法避免凈水污染問題。

（三）供水廠水溫的影響

供水廠的整體水量較大，水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用于水廠周圍的空調(diào)系統(tǒng)僅能滿足水廠自身及周邊小范圍內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)。如果采用直接電加熱作為機(jī)組運(yùn)行的輔助電源，雖然可以節(jié)約投資，但是整體運(yùn)行費(fèi)用過高。如果采用太陽能熱水系統(tǒng)，雖然節(jié)省了能源費(fèi)用輸出，但是供熱系統(tǒng)本身費(fèi)用較高，低溫陰雨天太陽能供熱無法發(fā)揮作用。水源熱泵系統(tǒng)在水廠中的應(yīng)用需要選擇空氣源熱泵作為輔助熱源。

四、總結(jié)

綜上所述，充分利用水廠的充足、清潔水資源結(jié)合水源熱泵系統(tǒng)是為廠區(qū)及周邊民居提供供熱和供冷以及生活熱水的有效方法，不僅投資費(fèi)用較低，同時(shí)運(yùn)行維護(hù)操作簡單，高效便捷，符合節(jié)能環(huán)保的發(fā)展需要。通過研究和分析水源熱泵的原理及過程可以綜合考慮水質(zhì)情況以及水溫情況對機(jī)組工作的影響，全面分析其應(yīng)用可行性以及有待解決的問題，具有重要工程應(yīng)用借鑒和參考價(jià)值。

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