水地源热泵

水（地）源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能的空调系统。

系统概述

水地源热泵

系统通过输入少量的电能实现低温位热能向高温位转移，地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，机组消耗1kW的能量，获得4~5kW以上的冷/热量，能量来源于地下能源，系统不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”，可广泛应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。

水（地）源热泵技术是目前空调系统中能效比最高的制冷、制热方式之一，成为最热门的空调系统，中国政府大力倡导，根据政策规定，凡采用水（地）源热泵技术的建筑物，通过向当地政府申报，可获得政府的政策性支持，减免建筑配套费用140~200/㎡。

系统分类

按照汲取能源的媒介的不同，水（地）源热泵系统可分为三类：

1、地下水系统（开式循环“井水”系统）

2、土壤埋管系统（地热源闭式循环系统）

3、地表水系统(地表水或湖水循环系统)。

开式循环“井水”系统

通过从地下水中吸收或放出热量，以达到建筑物中采暖或制冷的目的。这种方案最大的优势是：地下水温度恒定，一般为10~16℃，可以降低初投资，同时降低运行费用。开式循环系统通常应用于沿海地区，该地区的土壤允许通过回灌井将水重新回灌到土壤中的含水层。

地热源闭式循环系统

在土壤中敷设换热器（管），与土壤直接进行热交换。在冬季供给机组热量，在夏季吸收机组排出的热量。垂直环路（如右图所示）的安装为：先在土壤中钻垂直的孔，然后在孔中装入聚乙烯塑料管。水平环路为在地面以下1.5m的土壤中敷设换热器（管）。垂直环路和水平环路均为从土壤中吸取或放出热量。

地表水或湖水循环系统

利用江河湖海等地表水资源，通过敷设水中的换热装置进行热量交换。通过在建筑物附近的湖水或其他水体中安装闭式换热装置，为建筑物提供或放出热量。换热装置既要美观，而且要排水方便。湖的大小和深度是尤为关键的，需要通过精密计算，以确定湖水能满足建筑物的制冷和制热需求。

工作流程图

夏季制冷

夏季制冷流程图

夏季机组制冷时，井水进入EKSC水地源机组的冷凝器中，作为吸热源。通过制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收制冷系统水的热量，为建筑物提供7℃的冷冻水。制冷剂经过压缩机压缩之后，进入机组的冷凝器，由井水带走热量，并回灌入地下。

冬季采暖

冬季机组制热时，井水进入EKSC水地源机组的蒸发器中，作为放热源。通过制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收井水中的热量，井水回灌于地下。制冷剂经过压缩机压缩之后，成为高温高压的过热气体，进入冷凝器，加热循环水，获得45℃到55℃的热水。

系统特点

土壤源热泵特点：

（一）优点：

1、高效：地下土壤温度一年四季基本恒定在16℃左右，略高于该地区平均温度1到2度，使得热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率点。

2、节能、省费用：冬季运行时，COP约为4.2，即投入1KW电能，可得到4KW的热能，夏季运行时，COP可达5.3，投入1KW电能，可得到5KW的冷量，能源利用效率为电采暖方式的3-4倍；并且热交换器不需要除霜，减少了结霜和除霜的用电能耗。地源热泵空调系统的高效节能特点，决定了它的低运行费用。同比传统中央空调节能50%-75%以上，让您永无能源涨价危机与隐忧。

3、零维护费用：地埋管部分一旦运行使用，基本不需要任何维修费用的投入。既减少了人力资源，又节约了大量的资金。

4、绿色环保：地热资源垂手可得，地源热泵系统通过密闭水循环与土壤进行能源交换，不破坏地层结构，不利用地下水资源、低噪音，又不排放废气和废弃物，对空气不造成热污染，具备零污染的良好环保品质。（供热时没有燃烧过程，避免了排烟污染，供冷时省了冷却塔，避免了噪音及霉菌污染。）

5、节约用水：地源热泵的水系统采用全封闭循环，借助于地下土壤源的温度场取冷或散热。因此不蒸发、不补水、循环往复，是节水型的中央空调。

6、健康舒适：地源热泵系统，不用冷却塔，从根本上杜绝了军团菌的滋生，保障了人们的身心健康。

7、安全实用：地源热泵系统无易燃易爆隐患，系统自动化程度高，能实现温度、压力、流量、关键部位的多参数自动调节，且安装性能良好。

8、性能可靠：主机及系统匹配科学、合理，并选用世界名牌产品，高强度、高密度的聚氯乙烯管材均为进口原料生产，地耦运用新型的PE管，安全无毒，无腐蚀，柔韧性好、断裂伸长率高，采用热熔和电熔系统密封性能好、不泄漏，提供了安全运行的可靠性。

9、寿命长：地埋管采用北欧化工原料，加工工艺及设备有很高的技术要求，其寿命为50-70年，主机寿命为20-25年，基本上属于一次性投资终身受益型项目。

10、一机多用：地源热泵系统可供暖，制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。

11、可再生：土壤有较好的蓄热性能，冬季通过热泵将大地浅层的低位热能提高对建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量，以备冬用，保证大地热量的平衡。

12、灵活控制、便于运行管理：自动化程度高，无需专业人员值守、操控，根据需要灵活控制，开关由己，冷暖自知，可以实现机组独立计费，分户分房间控制，方便业主对整个系统的管理。

13、整体美观、节省占地面积：省去了冷却塔、锅炉及与之配套的煤棚和渣场，节省了土地资源，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象。地耦管占用的地表回填后仍可作其它用地。

14、免年检审批：机组不属压力容器，不需消防审批及锅炉年检。

15、地埋管系统设计专业、科学、合理、可靠。

（二）缺点：

埋管所需的空地面积较大。如末端为风机盘管，埋管所需的空地面积为建筑面积的1/3；如末端为地板辐射采暖，埋管所需的空地面积为建筑面积的1/5

水源热泵的特点

（一）优点：

水源热泵机组以水为载体，冬季采集来自湖水、河水、地下水及地热尾水，甚至工业废水、污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的能量供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。该机组具有设计标准、选择优良、操作简便、安全可靠等优点。由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的源，所以其具有以下优点：

1、环保效益显著

水源热泵是利用了地表水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，使环境更加优美。

2、高效节能

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18-35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30～40%的供热制冷空调的运行费用。

3、运行稳定可靠

水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。

4、一机多用，应用范围广

水源热泵系统可供暖、空调，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。

5、自动运行

水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长。

（二）缺点：

1、维护费用高，地下水位易受水流量的大小而变化，从而影响建筑物的制冷供暖效果。

2、用水量大，长时间运行后，易造成地层结构的破坏而造成塌方

发展历程

1912年，水地源热泵技术在瑞典诞生，并取得发明专利。

20世纪50年代，欧美发达国家开始研究水地源热泵技术。

20世纪70年代，因石油危机和环境日益恶化，使水地源热泵技术的研究取得迅速发展。