水源熱泵系統(tǒng)設計(2012版)

1、 水源熱泵系統(tǒng)設計水源熱泵系統(tǒng)設計v 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的特點和分類水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的特點和分類v5.2 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運行性能水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運行性能v5.3 熱源熱源( (熱匯熱匯) )水的處理方法與措施水的處理方法與措施v5.4 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設計要點水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設計要點v5.5 地下水源熱泵系統(tǒng)設計地下水源熱泵系統(tǒng)設計v5.6 地表水源熱泵系統(tǒng)設計地表水源熱泵系統(tǒng)設計5.1 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的特點和分類水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的特點和分類v5.1.1 水源熱泵系統(tǒng)的特點水源熱泵系統(tǒng)的特點v5.1.2 水源熱泵機組的種類水源熱泵機組的種類v5.1.3 水源熱泵系統(tǒng)的分類水源熱泵系統(tǒng)的分

2、類返回首頁返回首頁5.1.1 水源熱泵系統(tǒng)的特點水源熱泵系統(tǒng)的特點u 利用可再生能源，環(huán)保效益顯著利用可再生能源，環(huán)保效益顯著u 高效節(jié)能，運行費用低高效節(jié)能，運行費用低 u 運行安全穩(wěn)定，可靠性高運行安全穩(wěn)定，可靠性高 u 一機多用，分戶計量一機多用，分戶計量 5.1.2 水源熱泵機組的種類水源熱泵機組的種類水源熱泵機組是指以水為熱源水源熱泵機組是指以水為熱源( (匯匯) )的可進行制冷的可進行制冷/ /制熱的一種整體式熱泵機組，通常是水制熱的一種整體式熱泵機組，通常是水/ /空氣或空氣或水水/ /水兩種水源熱泵機組。水兩種水源熱泵機組。目前常用的有兩類：一是小型的水目前常用的有兩類：一是小

3、型的水/ /空氣熱泵機空氣熱泵機組和水組和水/ /水熱泵機組水熱泵機組 ( (四通換向閥功能轉(zhuǎn)換四通換向閥功能轉(zhuǎn)換) ) ；二是可用于集中供熱、供冷的水二是可用于集中供熱、供冷的水/ /水熱泵機組，水熱泵機組，它以地下水、地表水、城市污水為熱源它以地下水、地表水、城市污水為熱源( (閥門轉(zhuǎn)閥門轉(zhuǎn)換換) )。 水源熱泵機組根據(jù)用途的不同，在水源熱泵機組根據(jù)用途的不同，在ISO13256-1ISO13256-1標標準中被分為三種：準中被分為三種：（1 1）水源熱泵水源熱泵(Water-Source Heat Pump) (Water-Source Heat Pump) 此種熱泵是采用循環(huán)流動的水作

4、為熱源熱匯，而此種熱泵是采用循環(huán)流動的水作為熱源熱匯，而低品位熱能主要取自建筑自身的余熱，不足者由低品位熱能主要取自建筑自身的余熱，不足者由外部熱源補充。外部熱源補充。（2 2）地層水源熱泵地層水源熱泵(Ground Water-Source Heal (Ground Water-Source Heal Pump) Pump) 此種水源熱泵機組采用水井、湖泊、河流作為熱此種水源熱泵機組采用水井、湖泊、河流作為熱源熱匯，此時，低品位熱能取自天然水體。源熱匯，此時，低品位熱能取自天然水體。（3 3）地源閉式環(huán)路熱泵）地源閉式環(huán)路熱泵(Ground-Source (Ground-Source Clo

5、sed-Loop Heal Pump) Closed-Loop Heal Pump) 此種熱泵采用閉式循環(huán)流體作為熱源與熱匯，低此種熱泵采用閉式循環(huán)流體作為熱源與熱匯，低品位熱能取自土壤或地面水。品位熱能取自土壤或地面水。5.1.3 水源熱泵系統(tǒng)的分類水源熱泵系統(tǒng)的分類1.1.地下水源熱泵系統(tǒng)地下水源熱泵系統(tǒng)分散分散開式開式環(huán)路環(huán)路地下地下水源水源熱泵熱泵系統(tǒng)系統(tǒng) 分散分散閉式閉式環(huán)路環(huán)路地下地下水源水源熱泵熱泵系統(tǒng)系統(tǒng)2.2.地表水源熱泵系統(tǒng)地表水源熱泵系統(tǒng)返回本節(jié)返回本節(jié)3.3.海水源熱泵系統(tǒng)海水源熱泵系統(tǒng)4.4.污水源熱泵系統(tǒng)污水源熱泵系統(tǒng)5.2 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運行性能水源熱泵空調(diào)系

6、統(tǒng)的運行性能v5.2.1 水源熱泵機組的變工況性能水源熱泵機組的變工況性能v5.2.2 影響水源熱泵系統(tǒng)運行性能的因素影響水源熱泵系統(tǒng)運行性能的因素返回首頁返回首頁5.2.1 水源熱泵機組的變工況性能水源熱泵機組的變工況性能5.2.2 影響水源熱泵系統(tǒng)運行性能的因素影響水源熱泵系統(tǒng)運行性能的因素水源的水量、水溫、水質(zhì)和供水穩(wěn)定性是影響水水源的水量、水溫、水質(zhì)和供水穩(wěn)定性是影響水源熱泵系統(tǒng)運行效果的重要因素。源熱泵系統(tǒng)運行效果的重要因素。 5.3 熱源熱源( (熱匯熱匯) )水的處理方法與措施水的處理方法與措施v5.3.1 熱源熱源(熱匯熱匯)循環(huán)水系統(tǒng)的水處理方法循環(huán)水系統(tǒng)的水處理方法v5.3

7、.2 熱源熱源(熱匯熱匯)循環(huán)水系統(tǒng)的水處理措施循環(huán)水系統(tǒng)的水處理措施5.3.1 熱源熱源(熱匯熱匯)循環(huán)水系統(tǒng)的水處理方法循環(huán)水系統(tǒng)的水處理方法水源熱泵機組的水源可使用程度總體上用兩大指水源熱泵機組的水源可使用程度總體上用兩大指標來衡量，即標來衡量，即水質(zhì)指標水質(zhì)指標和和水溫指標水溫指標。水質(zhì)指標水質(zhì)指標指的是水的濁度、硬度以及藻類和微生指的是水的濁度、硬度以及藻類和微生物。物。水溫指標水溫指標指的是水源在冬、夏季的溫度狀況。指的是水源在冬、夏季的溫度狀況。地表及淺層的水源一般都是生水。它們需經(jīng)過水地表及淺層的水源一般都是生水。它們需經(jīng)過水處理后方可送入機組使用。水處理方法主要有：處理后方可

8、送入機組使用。水處理方法主要有：u除砂除砂u除鐵除鐵u化學方法化學方法( (俗稱加藥俗稱加藥) )u靜電處理靜電處理u磁化處理磁化處理u離子交換離子交換u高頻電子高頻電子5.3.2 熱源熱源(熱匯熱匯)循環(huán)水系統(tǒng)的水處理措施循環(huán)水系統(tǒng)的水處理措施u防垢防垢u防腐防腐u防生物粘泥防生物粘泥u防止海水腐蝕和防治海生生物防止海水腐蝕和防治海生生物u污水的防堵塞與防腐蝕污水的防堵塞與防腐蝕5.4 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設計要點水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設計要點v5.4.1 水文地質(zhì)工程勘察水文地質(zhì)工程勘察v5.4.2 地下水回灌設計地下水回灌設計v5.4.3 地表水取水設計地表水取水設計v5.4.4 與熱源與熱源(

9、(熱匯熱匯) )交換的熱量計算交換的熱量計算v5.4.5 水源熱泵機組的選擇水源熱泵機組的選擇v5.4.6 海水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題海水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題v5.4.7 污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題返回首頁返回首頁5.4.1 水文地質(zhì)工程勘察水文地質(zhì)工程勘察u工程場地狀況調(diào)查的主要內(nèi)容工程場地狀況調(diào)查的主要內(nèi)容u場地規(guī)劃面積、形狀及坡度場地規(guī)劃面積、形狀及坡度u場地內(nèi)已有建筑物和規(guī)劃建筑物的占地面積場地內(nèi)已有建筑物和規(guī)劃建筑物的占地面積及其分布及其分布u場地內(nèi)樹木植被、池塘、排水溝及架空輸電場地內(nèi)樹木植被、池塘、排水溝及架空輸電線、電信電纜的分布線、電信電纜的分布u場地內(nèi)己

10、有的、計劃修建的地下管線和地下場地內(nèi)己有的、計劃修建的地下管線和地下構(gòu)筑物的分布及其埋深構(gòu)筑物的分布及其埋深u場地內(nèi)已有水井位置等場地內(nèi)已有水井位置等u地下水水文地質(zhì)勘察地下水水文地質(zhì)勘察勘察內(nèi)容有：地下水類型；含水層巖性、分布、勘察內(nèi)容有：地下水類型；含水層巖性、分布、埋深及厚度；含水層的富水性和滲透性；地下水埋深及厚度；含水層的富水性和滲透性；地下水徑流方向、速度和水力坡度；地下水水溫及其分徑流方向、速度和水力坡度；地下水水溫及其分布。布。水文地質(zhì)試驗內(nèi)容有：抽水試驗；回灌試驗；抽水文地質(zhì)試驗內(nèi)容有：抽水試驗；回灌試驗；抽水和回灌試驗時，測定靜水位和動水位；測量井水和回灌試驗時，測定靜水位

11、和動水位；測量井水水溫；取水樣并化驗分析水質(zhì)；水流方向試驗；水水溫；取水樣并化驗分析水質(zhì)；水流方向試驗；滲透率、流速試驗。滲透率、流速試驗。u地表水水文勘察地表水水文勘察勘察內(nèi)容有：地表水源性質(zhì)、水面用途、深度、勘察內(nèi)容有：地表水源性質(zhì)、水面用途、深度、面積及其分布；地表水水溫、水位動態(tài)變化；地面積及其分布；地表水水溫、水位動態(tài)變化；地表水流速和流量動態(tài)變化；地表水水質(zhì)及其動態(tài)表水流速和流量動態(tài)變化；地表水水質(zhì)及其動態(tài)變化，引起腐蝕與結(jié)垢的主要化學成分；地表水變化，引起腐蝕與結(jié)垢的主要化學成分；地表水利用現(xiàn)狀；地表水取水和回水的適宜地點及路線。利用現(xiàn)狀；地表水取水和回水的適宜地點及路線。5.4

12、.2 地下水回灌設計地下水回灌設計對于開采的地下水應要求回灌，即將抽出的地下對于開采的地下水應要求回灌，即將抽出的地下水，經(jīng)地下水水源熱泵機組換熱后再注入到地下，水，經(jīng)地下水水源熱泵機組換熱后再注入到地下，且必須是且必須是等量回灌等量回灌，即抽出的水量應與回灌的水，即抽出的水量應與回灌的水量相等。同時回灌還可以儲能，達到冬季回灌蓄量相等。同時回灌還可以儲能，達到冬季回灌蓄冷為夏季空調(diào)用，夏季回灌熱為冬季供暖所用。冷為夏季空調(diào)用，夏季回灌熱為冬季供暖所用。5.4.2 地下水回灌設計地下水回灌設計為防止地下水資源受到污染，要嚴格控制人工為防止地下水資源受到污染，要嚴格控制人工回回灌水質(zhì)灌水質(zhì)?；毓?/p>

13、水水質(zhì)要堅守一個準則：回灌水水質(zhì)要堅守一個準則：回灌水的水質(zhì)條件回灌水的水質(zhì)條件要等于甚至高于原地下水水質(zhì)條件要等于甚至高于原地下水水質(zhì)條件。另外，要求另外，要求同層回灌同層回灌，回灌井處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)要有，回灌井處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)要有良好的覆蓋層和止水層，防止回灌后各個含水層良好的覆蓋層和止水層，防止回灌后各個含水層相互貫通，引起水質(zhì)污染。相互貫通，引起水質(zhì)污染。5.4.3 地表水取水設計地表水取水設計地表水取水設計應考慮環(huán)境保護問題，冷熱交替地表水取水設計應考慮環(huán)境保護問題，冷熱交替問題，冷熱平衡問題。問題，冷熱平衡問題。u取水溫差過大會破壞生態(tài)環(huán)境取水溫差過大會破壞生態(tài)環(huán)境u取水、排水口位置不當機

14、組運行效率會降低取水、排水口位置不當機組運行效率會降低u取水區(qū)域不當會損壞換熱盤管取水區(qū)域不當會損壞換熱盤管5.4.4 與熱源（熱匯）交換的熱量計算與熱源（熱匯）交換的熱量計算5.4.5 水源熱泵機組的選擇水源熱泵機組的選擇水源熱泵機組的選擇應注意以下幾個問題水源熱泵機組的選擇應注意以下幾個問題: :u根據(jù)不同的水源選擇不同的水源熱泵機組根據(jù)不同的水源選擇不同的水源熱泵機組 可選擇的有地表水源型、地下水源型和地耦可選擇的有地表水源型、地下水源型和地耦管水源型。要考慮機組的工作溫度是否與水源的管水源型。要考慮機組的工作溫度是否與水源的溫度相適應。在設計中一定要注意選用能效比高、溫度相適應。在設計

15、中一定要注意選用能效比高、部分負荷性能良好的水源熱泵機組。部分負荷性能良好的水源熱泵機組。5.4.5 水源熱泵機組的選擇水源熱泵機組的選擇u根據(jù)對水源是直接利用還是間接利用，選擇配根據(jù)對水源是直接利用還是間接利用，選擇配有合適的制冷劑有合適的制冷劑/ /水換熱器的機組。水換熱器的機組。 板式換熱器換熱效率高，但它對水質(zhì)的要求板式換熱器換熱效率高，但它對水質(zhì)的要求也很高。對水源水間接利用的系統(tǒng)中可選擇用板也很高。對水源水間接利用的系統(tǒng)中可選擇用板式制冷劑式制冷劑/ /水換熱器的機型。水換熱器的機型。 殼管式換熱器的防堵能力較強。對水源水直殼管式換熱器的防堵能力較強。對水源水直接利用的系統(tǒng)，可選擇

16、用殼管式制冷劑接利用的系統(tǒng)，可選擇用殼管式制冷劑/ /水換熱器水換熱器的機型。的機型。 對于含鹽濃度高，有腐蝕性物質(zhì)的水源，選對于含鹽濃度高，有腐蝕性物質(zhì)的水源，選擇機組時，其換熱器一定要耐腐蝕。擇機組時，其換熱器一定要耐腐蝕。5.4.5 水源熱泵機組的選擇水源熱泵機組的選擇u進水溫度取決于所選擇的系統(tǒng)類型進水溫度取決于所選擇的系統(tǒng)類型 例如，當采用例如，當采用地下水地下水時其額定制冷工況的進時其額定制冷工況的進水溫度為水溫度為1818，額定制熱工況的進水溫度為，額定制熱工況的進水溫度為1515；當采用當采用地表水地表水時其額定制冷工況的進水溫度為時其額定制冷工況的進水溫度為2525，額定制熱

17、工況的進水溫度為，額定制熱工況的進水溫度為00。5.4.5 水源熱泵機組的選擇水源熱泵機組的選擇u根據(jù)水源熱泵機組的實際運行工況和其特性曲根據(jù)水源熱泵機組的實際運行工況和其特性曲線線( (或性能表或性能表) )，選用水源熱泵機組，選用水源熱泵機組 根據(jù)設計負荷選擇熱泵機組，機組的制冷量根據(jù)設計負荷選擇熱泵機組，機組的制冷量不應小于峰值冷負荷的不應小于峰值冷負荷的95%95%，也不應超過峰值冷負，也不應超過峰值冷負荷的荷的125%125%。機組制熱量一般應比設計熱負荷大一。機組制熱量一般應比設計熱負荷大一些。些。5.4.6 海水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題海水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題u海水溫度差異較大海水溫

18、度差異較大u海水含鹽高海水含鹽高u海洋生物海洋生物u潮汐和波浪潮汐和波浪u泥砂淤積泥砂淤積5.4.7 污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題u污水流經(jīng)管道和設備污水流經(jīng)管道和設備( (換熱設備、水泵等換熱設備、水泵等) )時，時，在換熱表面上易發(fā)生積垢、微生物貼附生長形在換熱表面上易發(fā)生積垢、微生物貼附生長形成生物膜、污水中油貼附在換熱面上形成油膜，成生物膜、污水中油貼附在換熱面上形成油膜，漂浮物和懸浮固形物等堵塞管道和設備的入口。漂浮物和懸浮固形物等堵塞管道和設備的入口。其最終的結(jié)果是出現(xiàn)污水的流動阻塞和由于熱其最終的結(jié)果是出現(xiàn)污水的流動阻塞和由于熱阻的增加而惡化傳熱過程。由于設備

19、結(jié)垢導致阻的增加而惡化傳熱過程。由于設備結(jié)垢導致機組耗功增加。所以，在設計中一定要機組耗功增加。所以，在設計中一定要選擇能選擇能效比高的機組效比高的機組。5.4.7 污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題u由于污水流動阻塞使換熱設備流動阻力不斷由于污水流動阻塞使換熱設備流動阻力不斷增大，引起污水量的不斷減少，同時傳熱熱阻增大，引起污水量的不斷減少，同時傳熱熱阻的不斷增大，又引起傳熱系數(shù)的不斷減小，其的不斷增大，又引起傳熱系數(shù)的不斷減小，其供熱量隨運行時間的延長而衰減。供熱量隨運行時間的延長而衰減。污水源熱泵機組的運行穩(wěn)定性比其它水源熱泵污水源熱泵機組的運行穩(wěn)定性比其它水源熱泵差。在系統(tǒng)設計中應差。在系統(tǒng)設計中應考慮穩(wěn)定性環(huán)節(jié)考慮穩(wěn)定性環(huán)節(jié)。5.4.7 污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題u由于污水的流動阻塞使污水源熱泵的運行管由于污水的流動阻塞使污水源熱泵的運行管理和維修工作量大，應該預留一定的維護空間。理和維修工作量大，應該預留一定的維護空間。例如，為了改善污水源熱泵運行特性，換熱面例如，為了改善污水源熱泵運行特性，換熱面需要每日需要每日3 36 6 次水力沖洗，污水流動過程中，次水力沖洗，污水流動過程中，流量呈周期性變化，周期為一個月，周期末對流量呈周期性變化，周期為一個月，周期末對污水換熱器進行高壓反沖洗。污水換熱器進行高壓反沖洗。5.5 地下