水源,地源熱泵技術(shù)手冊

二十一世紀(jì)最有效的供暖、空調(diào)技術(shù)

一山東貝萊特節(jié)能環(huán)保型地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

口卜么是地源熱泵

日也源熱泵國內(nèi)區(qū)發(fā)展近況

國也源熱泵特點(diǎn)

電:作原理與分類

電用方式

品術(shù)經(jīng)濟(jì)性

審質(zhì)替代

面見問題討論

什么是地源熱泵

地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既

可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)

低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季,

把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放

到地能中去。通常地源熱泵消耗IkW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。

與鍋爐（電、燃料）供熱系統(tǒng)相比，鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70?90%的燃料內(nèi)

能為熱量，供用戶使用，因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐

節(jié)省二分之一以上的能量；由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10?25℃,其制冷、

制熱系數(shù)可達(dá)3.5?4.4,與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央

空調(diào)的50?60%。因此，近十幾年來，尤其是近五年來，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國、加

拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發(fā)展，中國的地源熱泵市場也日趨活躍，可

以預(yù)計，該項(xiàng)技術(shù)將會成為21世紀(jì)最有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。

地源熱泵國內(nèi)外發(fā)展近況

地源熱泵的歷史可以追朔到1912年瑞士的一個專利，而地源熱泵真正意義的商業(yè)應(yīng)用也

只有近十幾年的歷史。如美國，截止1985年全國共有14,000臺地源熱泵，而1997年就安裝

了45,000臺，到目前為止已安裝了400,000臺，而且每年以10%的速度穩(wěn)步增長。1998年

美國商業(yè)建筑中地源熱泵系統(tǒng)已占空調(diào)總保有量的19%,其中有新建筑中占30%。美國地源

熱泵工業(yè)已經(jīng)成立了由美國能源部、環(huán)保署、愛迪遜電力研究所及眾多地源熱泵廠家組成的美

國地源熱泵協(xié)會，該協(xié)會在近年中將投入一億美元從事開發(fā)、研究和推廣工作。美國計劃到2001

年達(dá)到每年安裝40萬臺地源熱泵的目標(biāo)，屆時將降低溫室氣體排放1百萬噸，相當(dāng)于減少50

萬輛汽車的污染物排放或種植樹T百萬英畝，年節(jié)約能源費(fèi)用達(dá)4.2億美元，此后，每年節(jié)約

能源費(fèi)用再增加L7億美元。

與美國的地源熱泵發(fā)展有所不同，中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國等國家主要利用

淺層地?zé)豳Y源，地下土壤埋盤管（埋深＜400米深）的地源熱泵，用于室內(nèi)地板輻射供暖及提供

生活熱水。據(jù)1999年的統(tǒng)計，為家用的供熱裝置中，地源熱泵所占比例，瑞士為96%,奧地

利為38%,丹麥為27%。

美國特別看好中國市場，美國能源部和中國科技部于1997年11月簽署了中美能源效率及

可再生能源合作議定書，其中主要內(nèi)容之一是“地源熱泵”，該項(xiàng)目擬在中國的北京、杭州和

廣州3個城市各建一座采用地源熱泵供暖空調(diào)的商業(yè)建筑，以推廣運(yùn)用這種“綠色技術(shù)”，緩

解中國對煤炭和石油的依賴程度，從而達(dá)到能源資源多元化的目的。目前，這3個地源熱泵示

范工程正在落實(shí)，有的已進(jìn)入實(shí)施階段。與此同時，科技部委托的中國企業(yè)公司正醞釀將美國

的地源熱泵技術(shù)及設(shè)備引進(jìn)中國市場，這將促進(jìn)我國地源熱泵的市場化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，并使

我國地源熱泵的研究開發(fā)盡快跟上國際潮流。

我國的地源熱泵事業(yè)近幾年已開始起步，而且發(fā)展勢頭看好。天津大學(xué)、清華大學(xué)分別與

有關(guān)企業(yè)結(jié)成產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體開發(fā)出中國品牌的地源熱泵系統(tǒng)，已建成數(shù)個示范工程，越來越多

的中國用戶開始熟悉地源熱泵，并對其應(yīng)用產(chǎn)生了濃厚的興趣，可以預(yù)計中國的地源熱泵市場

前景廣闊。之所以對中國的地源熱泵市場發(fā)展前景持樂觀態(tài)度，一方面是要節(jié)約常規(guī)能源、充

分利用可再生能源的國內(nèi)外大趨勢；另一方面，我國具有較好的熱泵科研與應(yīng)用的基礎(chǔ)，早在

50年代，天津大學(xué)熱能研究所呂燦仁教授就開展了我國熱泵的最早研究，1965年研制成功國

內(nèi)第一臺水冷式熱泵空調(diào)機(jī)。重慶建筑大學(xué)、天津商學(xué)院等單位對地下埋盤管的地源熱泵也進(jìn)

行了多年的研究。在中國科學(xué)院廣州能源研究所等單位還多次召開全國性的有關(guān)熱泵技術(shù)發(fā)展

與應(yīng)用的專題研討會。我們有理由相信，在充分學(xué)習(xí)借鑒國外先進(jìn)技術(shù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，

在各級政府的有力支持下，中國的科技界與企業(yè)界攜手共進(jìn)，依靠自己的力量完全有能力在不

長的時間內(nèi)開拓出具有中國特色的地源熱泵產(chǎn)業(yè)。

地源熱泵特點(diǎn)

1、屬可再生能源利用技術(shù)

地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源(通常小于400米深)作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)

換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱之為地能(EarthEnergy),是指地表土壤、地

下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地?zé)崮芏N(yùn)藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能

集熱器，收集了47%的太陽能量，比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限

制，真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，使得地能也成

為清潔的可再生能源一種形式。

2、屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)

地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境

空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行

效率要高40%,因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱

泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設(shè)計安

裝良好的地源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶30?40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。

3、環(huán)境效益顯著

地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40%以上，與電供暖相比，相當(dāng)

于減少70%以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空

調(diào)裝置減少25%的充灌量；屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠車間內(nèi)事先整裝密封好，因此,

制冷劑泄漏機(jī)率大為減少。該裝置的運(yùn)行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒

有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。

4、一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣

地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐

加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)；可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于別墅住宅的

采暖、空調(diào)。此外，機(jī)組使用壽命長，均在15年以上；機(jī)組緊湊、節(jié)省空間；維護(hù)費(fèi)用低；

自動控制程度高，可無人值守。當(dāng)然，象任何事物一樣，地源熱泵也不是十全十美的，如其應(yīng)

用會受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響；一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會隨

著用戶的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，會受到當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的制約，實(shí)際上地

源熱泵并不需要開采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不會對水質(zhì)產(chǎn)生污染。

工作原理與分類

熱泵工作原理

作為自然界的現(xiàn)象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫流向低溫。但人們可

以創(chuàng)造機(jī)器，如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到

高溫。所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能

量加以挖掘，提成高溫位進(jìn)行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的三分之一或更低,

這也是熱泵的節(jié)能特點(diǎn)。熱泵與制冷的原理和系統(tǒng)設(shè)備組成及功能是一樣的，對蒸氣壓縮式

熱泵（制冷）系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流閥組成：

壓縮機(jī)起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓處的作用，是熱泵（制冷）系統(tǒng)的心

臟；

蒸發(fā)器是輸出冷量的設(shè)備，它的作用是使經(jīng)節(jié)流閥流入的制冷劑液體蒸發(fā)，以吸收被冷卻物體

的熱量，達(dá)到制冷的目的；

冷凝器是輸出熱量的設(shè)備，從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中

被冷卻介質(zhì)帶走，達(dá)到制熱的目的；

膨脹閥或節(jié)流閥對循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓作用，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。

根據(jù)熱力學(xué)第二定律，壓縮機(jī)所消耗的功（電能）起到補(bǔ)償作用，使循環(huán)工質(zhì)不斷地從低溫環(huán)

境中吸熱，并向高溫環(huán)境放熱，周而往復(fù)地進(jìn)行循環(huán)。

熱泵分類

熱泵是需要冷凝器的熱量，蒸發(fā)器則從環(huán)境中取熱，此時從環(huán)境取熱的對象稱為熱源；相

反制冷是需要蒸發(fā)器的冷量，冷凝器則向環(huán)境排熱，此時向環(huán)境排熱的對象稱為冷源。

蒸發(fā)器冷凝器根據(jù)循環(huán)工質(zhì)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，主要分為空氣換熱和水換熱兩種形

式。這樣熱泵或制冷機(jī)根據(jù)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，可分為水一水式，水一空氣式，空氣一水

式，和空氣一空氣式共四類。

利用空氣作冷熱源的熱泵，稱之為空氣源熱泵。空氣源熱泵有著悠久的歷史，而且其安

裝和使用都很方便，應(yīng)用較廣泛。但由于地區(qū)空氣溫度的差別，在我國典型應(yīng)用范圍是

長江以南地區(qū)。在華北地區(qū)，冬季平均氣溫低于零攝氏度，空氣源熱泵不僅運(yùn)行條件惡

劣，穩(wěn)定性差，而且因?yàn)榇嬖诮Y(jié)霜問題，效率低下。

利用水作冷熱源的熱泵，稱之為水源熱泵。水是一種優(yōu)良的熱源，其熱容量大，傳熱

性能好，一般水源熱泵的制冷供熱效率或能力高于空氣源熱泵，但由于受水源的限制，

水源熱泵的應(yīng)用遠(yuǎn)不及空氣源熱泵。

地源熱泵工作原理及分類

地源熱泵則是利用水源熱泵的一種形式，它是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進(jìn)

行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時

地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷

源”。

地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空

調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機(jī)主要有兩種形式：水一水式或水一空氣式。三個系統(tǒng)之間靠水或

空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端換

熱介質(zhì)可以是水或空氣。地源熱泵同空氣源熱泵相比，有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）全年溫度波動

小。冬季溫度比空氣溫度高，夏季比空氣溫度低，因此地源熱泵的制熱、制冷系數(shù)要高

于空氣源熱泵，一般可高于40%,因此可節(jié)能和節(jié)省費(fèi)用40%左右。（2）冬季運(yùn)行不需

要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的損失。（3）地源有較好的蓄能作用。

地源分類

地源按照室外換熱方式不同可分為三類：1.土壤埋盤管系統(tǒng)，2.地下水系統(tǒng)，3.地表水系

統(tǒng)。

根據(jù)循環(huán)水是否為密閉系統(tǒng)，地源又可分為閉環(huán)和開環(huán)系統(tǒng)。

閉環(huán)系統(tǒng)如埋盤管方式（垂直埋管或水平埋管），地表水安置換熱器方式。

開環(huán)系統(tǒng)如抽取地下水或地表水方式。此外，還有一種“直接膨脹式”，它不象上述系統(tǒng)

那樣采用中間介質(zhì)水來傳遞熱量，而是直接將熱泵的一個換熱器（蒸發(fā)器）埋入地下進(jìn)行換熱。

地源熱泵應(yīng)用方式

地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對象可分為家用和商用兩大類，從輸送冷熱量方式可

分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。

家用系統(tǒng)

用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng)，多用于小型住宅，別墅

等戶式空調(diào)。

集中系統(tǒng)

熱泵布置在機(jī)房內(nèi)，冷熱量集中通過風(fēng)道或水路分配系統(tǒng)送到各房間。

分散系統(tǒng)

用中央水泵，采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源，用戶單獨(dú)使用自己的熱泵機(jī)組

調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量完全反應(yīng)在用

電上，便于計量，適用于目前的獨(dú)立熱計量要求。

混合系統(tǒng)

將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類似，

只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。

南方地區(qū)，冷負(fù)荷大，熱負(fù)荷低，夏季適合聯(lián)合使用地源和冷卻塔，冬季只使用地源。北

方地區(qū)，熱負(fù)荷大，冷負(fù)荷低，冬季適合聯(lián)合使用地源和鍋爐，夏季只使用地源。這樣可減少

地源的容量和尺寸，節(jié)省投資。

分散系統(tǒng)或混合系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式。

水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)

水環(huán)路熱泵(Water-LoopHeatPump,簡稱WLHP)空調(diào)系統(tǒng)，它由許多臺水源熱泵空調(diào)機(jī)

(WSHP)組成。這些機(jī)組由一個閉式的循環(huán)水管路連在一起，該水管路既作空調(diào)工況下的冷源，

又作供暖工況下熱泵熱源。水環(huán)路的冷熱源可以是地源，或鍋爐、冷卻塔聯(lián)合方式。

夏季運(yùn)行：全部或大多數(shù)機(jī)組為供冷，熱量水環(huán)路排至室外的冷源，如地源或冷卻塔。

春季/秋季運(yùn)行：對有內(nèi)區(qū)與周邊區(qū)的建筑物，會出現(xiàn)內(nèi)區(qū)需要供冷而周邊區(qū)需要供熱，內(nèi)區(qū)

的熱量就可被周邊區(qū)所利用，即內(nèi)區(qū)空調(diào)的排熱與周邊區(qū)熱泵供熱所需熱量接近平衡時，室外

的冷熱源可以停運(yùn)。這種制冷供熱同時進(jìn)行，能量在建筑物內(nèi)部轉(zhuǎn)移，運(yùn)行費(fèi)用最少，節(jié)能效

果明顯。

冬季運(yùn)行：全部或大多數(shù)機(jī)組為供熱，供熱源(地源或加熱源)把熱量補(bǔ)充到水環(huán)路。

水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)除具有顯著節(jié)能特點(diǎn)外，還具有以下特點(diǎn)：

1.節(jié)省占地：不設(shè)大的冷凍機(jī)房，沒有冷卻塔系統(tǒng)。

2.能源費(fèi)用單獨(dú)計量：由各部門、住戶或單位獨(dú)立承擔(dān)，能源費(fèi)用計量簡單且公平，符合當(dāng)前

的能源費(fèi)用獨(dú)立計量方法。

3.調(diào)節(jié)靈活：每臺熱泵空調(diào)機(jī)在任何時間可以選擇供冷或供熱。

4.靈活應(yīng)用：能靈活充分地滿足建筑物各個區(qū)的需要，并隨時可以更改用途。

常見問題討論

1.為什么地源熱泵在美國、歐洲以及中國，尤其是近些年來為越來越多的用戶所認(rèn)識，市場日

趨活躍呢？

一方面是由于全世界范圍內(nèi)比以往更加關(guān)注能源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的問題，對于中國

由于以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)造成了極為嚴(yán)重的大氣污染，因此，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)

展，必須盡可能多地利用清潔的可再生能源，必須加大節(jié)能的力度，而既能在冬季供暖、又

能在夏季制冷空調(diào)的地源熱泵系統(tǒng)是很好的一個選擇；另一方面是地源熱泵系統(tǒng)經(jīng)過多年的

研究，在技術(shù)上已經(jīng)非常成熟，而且經(jīng)過多年的示范與實(shí)踐，確認(rèn)了地源熱泵系統(tǒng)的很多優(yōu)

點(diǎn)：節(jié)約能源、舒適、安全、性能穩(wěn)定、清潔、使用靈活等。

2.水環(huán)路熱泵(WLHP)系統(tǒng)與地源熱泵(GSHP)系統(tǒng)有什么異同？適用于什么場合？

兩者都可通過水源熱泵如水一空氣熱泵或水一水熱泵系統(tǒng)為建筑物提供熱量或冷量，區(qū)

別是WLHP系統(tǒng)通常是指利用冷卻水塔和鍋爐保持全年冬夏兩季節(jié)的供水溫度穩(wěn)定的系統(tǒng)，

而GSHP系統(tǒng)則通常是指通過利用地下水、地下?lián)Q熱系統(tǒng)、地表水或者地下?lián)Q熱系統(tǒng)與冷卻

塔、鍋爐相結(jié)合等形式維持供水溫度穩(wěn)定的系統(tǒng)；止匕外，WLHP一般為分散式系統(tǒng)，而GSHP

既可為分散式系統(tǒng)也可為集中式系統(tǒng)。

對于WLHP系統(tǒng)適用于什么場合，有研究認(rèn)為，單純的供冷或單純的供熱選用水環(huán)路熱

泵是不合理的；對同時具有制冷和制熱需要的空調(diào)建筑，當(dāng)其內(nèi)部余熱量較小或較大時，使

用WLHP系統(tǒng)節(jié)能效果不明顯，只有當(dāng)機(jī)組排出的熱量與部分水源熱泵機(jī)組吸收的熱量相近

時，才具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢。對于某一特定建筑，設(shè)計者需根據(jù)建筑物的冷熱負(fù)荷曲線、使

用特點(diǎn)、功能，所處環(huán)境等諸多因素綜合評價使用WLHP系統(tǒng)是否節(jié)能、合適。一般地說，

以下幾種情況可考慮使用WLHP：①有低品位穩(wěn)定可靠的廢熱可以利用；②建筑物內(nèi)同時有制

冷和供熱的需要；制冷量不大，且又要求獨(dú)立計量電費(fèi)，使用時間不一，個別房間或區(qū)域經(jīng)

常需在夜間或節(jié)假日獨(dú)立使用的建筑。

地源熱泵系統(tǒng)的適用場合，對于分散式系統(tǒng)，類似于上述水環(huán)路熱泵系統(tǒng)的情況；而對

于集中式系統(tǒng)，即集中為建筑物各房間提供冷水或熱水的情況，則適用范圍較廣，尤其適用

于辦公樓、學(xué)校及別墅等。

3.對幾種地源熱泵系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的評述

(1)直接利用地下井水的地源熱泵系統(tǒng)：其最大優(yōu)點(diǎn)是非常經(jīng)濟(jì)，占地面積小，但要注意必

須符合下列條件：水質(zhì)良好；水量豐富；符合標(biāo)準(zhǔn)。

(2)地下埋管的地源熱泵系統(tǒng)：對于垂直式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)有：較小的土地占用，管路及

水泵用電少，其缺點(diǎn)是鉆井費(fèi)用較高；對于水平式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)有：安裝費(fèi)用比垂

直式埋管系統(tǒng)低，應(yīng)用廣泛，使用者易于掌握，其缺點(diǎn)有：占地面積大，受地面溫度影

響大，水泵耗電量大。

(3)地表水式熱泵：其優(yōu)點(diǎn)有：在10米或更深的湖中，可提供10℃的直接制冷，比地下埋管

系統(tǒng)投資要小，水泵能耗較低，高可靠性，低維修要求、低運(yùn)行費(fèi)用，在溫暖地區(qū)，湖

水可做熱源，其缺點(diǎn)有：在淺水湖中，盤管容易被破壞，由于水溫變化較大，會降低機(jī)

組的效率。

(4)鍋爐/冷卻塔與地下埋管相結(jié)合的混合型地源熱泵系統(tǒng)：適用于空間小，不能單獨(dú)采用地

下埋管換熱系統(tǒng)的建筑，冷卻塔和閉環(huán)式系統(tǒng)相結(jié)合制冷，節(jié)省成本；事實(shí)證明該系統(tǒng)

是高效率、低費(fèi)用的。

4.地源熱泵的運(yùn)行費(fèi)用怎樣？經(jīng)濟(jì)性如何？

這是用戶最關(guān)心，也是大家最容易提出的一個問題，然而，也是目前最難回答的一個

問題。因?yàn)橛绊懙卦礋岜檬褂媒?jīng)濟(jì)性的因素有很多，如電價、用戶或居民行為、氣候條件以

及例如非正常的炎熱或寒冷季節(jié)等其它因素。尤其是在中國的應(yīng)用時間還不長，實(shí)際運(yùn)行經(jīng)

濟(jì)性的總結(jié)工作還有待完成，目前，尚難于給出較準(zhǔn)確的答案。由于美國等發(fā)達(dá)國家在地源

熱泵的工程應(yīng)用方面已至少有十余年的歷史，不妨先借鑒其經(jīng)驗(yàn)。據(jù)世界環(huán)境保護(hù)組織EPA

的一份有關(guān)空調(diào)未來的報告所得出的結(jié)論：地源熱泵技術(shù)在為家庭居民帶來舒適、可靠和高

效節(jié)能的同時，將成為降低國家能源消耗和環(huán)境污染的一個主要力量。據(jù)EPA估計，設(shè)計安

裝良好的地源熱泵，平均來說，可以節(jié)約用戶30?40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。

第一章概述

第一節(jié)水源中央空調(diào)系統(tǒng)組成

1.1.1水源中央空調(diào)系統(tǒng)的組成

水源中央空調(diào)系統(tǒng)是由末端（室內(nèi)空氣處理末端等）系統(tǒng)，水源中央空調(diào)主機(jī)（又

稱為水源熱泵）系統(tǒng)和水源水系統(tǒng)三部分組成。

為用戶供熱時，水源中央空調(diào)系統(tǒng)從水源中提取低品位熱能，通過電能驅(qū)動的水源

中央空調(diào)主機(jī)（熱泵）''泵”送到高溫?zé)嵩矗詽M足用戶供熱需求。

為用戶供冷時，水源中央空調(diào)系統(tǒng)將用戶室內(nèi)的余熱通過水源中央空調(diào)主機(jī)（制冷）

轉(zhuǎn)移到水源水中，以滿足用戶制冷需求。

1.1.2系統(tǒng)原理圖

以制熱工況為例，系統(tǒng)原理見圖1-1。

系統(tǒng)原理圖:

1蒸發(fā)器

2手動球閥

3干燥過濾器

4視液鏡

5電磁閥

6熱力膨脹閥

7冷凝器

8安全閥

9壓縮機(jī)

10高壓壓力表

11高低壓控制器

12低壓壓力表

13排水閥

圖1-1貝萊特水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)原理圖

1.1.3用戶（室內(nèi)末端等）系統(tǒng)由用戶側(cè)水管系統(tǒng)、循環(huán)水泵、水過濾器、靜電水處理儀、各

種末端空氣處理設(shè)備、膨脹定壓設(shè)備及相關(guān)閥門配件等組成。

1.1.4水源中央空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、各種制冷管道配件和電器

控制系統(tǒng)等組成。

1.1.5水源水系統(tǒng)由水源取水裝置、取水泵、水處理設(shè)備、輸水管網(wǎng)和閥門配件等組成。

1.1.6制冷工況可通過閥門切換來實(shí)現(xiàn)，即使水源水進(jìn)冷凝器，蒸發(fā)器的冷凍循環(huán)水接用戶系

統(tǒng)。（反之則為供熱工況）

1.1.7水源中央空調(diào)系統(tǒng)中的主機(jī)設(shè)備，末端設(shè)備由山東貝萊特空調(diào)有限公司生產(chǎn)，并為用戶

提供系統(tǒng)的全面解決（實(shí)施）方案。

第二節(jié)水源中央空調(diào)系統(tǒng)的一般性特點(diǎn)

1.2.1節(jié)能

高效、節(jié)能是水源中央空調(diào)系統(tǒng)的顯著特點(diǎn)。其一次能源利用率在目前常見的中央

空調(diào)系中居首位。（見表1—1）

各種中央空調(diào)系統(tǒng)一次能源利用率比較表1-1

中央空調(diào)方案水源中央空調(diào)系統(tǒng)

一次能源利用率備注

（冷熱工況）節(jié)能效率100%

冷水機(jī)組￡=5

冷水機(jī)組+電熱鍋爐0.9925電熱鍋爐E=0.33

Eo=(0.33X5+0.33)/2

冷水機(jī)組￡=5.2

冷水機(jī)組+燃煤鍋爐1.15812燃煤鍋爐E=0.60

E產(chǎn)(0.33X5.2+0.6)/2

冷水機(jī)組￡=5

冷水機(jī)組+

1.2257燃油(氣)鍋爐E=0.80

燃油（氣）鍋爐

Eo=(0.33X5.2+0.8)/2

風(fēng)冷熱泵￡=3

風(fēng)冷熱泵0.9925

E（）—0.33*3

蒸氣澳吸￡=0.9

蒸氣澳吸冷水機(jī)組+

0.5757煤鍋爐E=0.6

煤鍋爐

E0=(0.9X0.6+0.6)/2

蒸氣溟吸￡=0.9

蒸氣溟吸冷水機(jī)組+

0.7642燃油氣鍋爐E=0.8

燃油（氣）鍋爐

Eo=(0.9X0.8+0.8)/2

直燃型濱吸冷水機(jī)直燃型澳吸冷水機(jī)組

0.9528

組Eo=O.95

水源中央空調(diào)￡=4

水源中央空調(diào)系統(tǒng)1.32

—

Eo=O.339X4

從表看出，水源中央空調(diào)系統(tǒng)的一次能源利用率在所有中央空調(diào)系統(tǒng)中是最高

的，所以是理想的高效、節(jié)能型中央空調(diào)系統(tǒng)。

1.2.2環(huán)保

與傳統(tǒng)的中央空調(diào)相比，水源中央空調(diào)系統(tǒng)是環(huán)保型中央空調(diào)系統(tǒng)。

1.水源中央空調(diào)系統(tǒng)沒有冷卻塔、不需要小型鍋爐，不產(chǎn)生象冷卻塔常見的“軍團(tuán)菌”

等污染物，也沒有小型鍋爐產(chǎn)生的大量粉塵、有害氣體等污染物。

2.燃油氣鍋爐供暖和中央空調(diào)系統(tǒng)供熱相比（發(fā)電廠耗油），每100KJ供熱量所產(chǎn)生的

有害氣體比較如下：

表1-2（例如100KJ熱量）

油鍋爐發(fā)電廠（中央空調(diào)系統(tǒng)用）備注

C024.511.411：0.32

0.481：0.07

so26.5

NO23.60.961：0.27

從上表看出在供熱量相同時（100KJ）,水源中央空調(diào)系統(tǒng)（耗電）對環(huán)境產(chǎn)生的

污染物比燃與鍋爐少得多。

3.煤鍋爐和水源中央空調(diào)系統(tǒng)供熱（發(fā)電廠燃煤）相比，同樣供熱量情況下，水源中央

空調(diào)系統(tǒng)（發(fā)電廠）所產(chǎn)生的污染物（粉塵、CO2、CO、SO2、NO2等）只是直接燃煤鍋

爐供熱產(chǎn)生的污染物的1/5O

4.山東貝萊特空調(diào)有限公司生產(chǎn)的水源中央空調(diào)主機(jī)通過特別的設(shè)計，其運(yùn)行噪音只有

75dB左右，是最為安靜的中央空調(diào)主機(jī)之一。

1.2.3開發(fā)利用低品位熱能

我國的水資源（包含生活、生產(chǎn)中產(chǎn)生廢水、棄水等）儲有大量的低品位熱能，在

保護(hù)水資源的前提下，怎樣提取和利用這些熱能為人們生活、生產(chǎn)服務(wù)是世界性課題。

水源中央空調(diào)（水源熱泵）系統(tǒng)是解決這一課題的有效手段之一。

1.2.4節(jié)水

水源中央空調(diào)系統(tǒng)因沒有冷卻塔，不消耗成本自來水，因此，它是節(jié)水的中央空調(diào)系統(tǒng)。

1.2.5節(jié)資

1.水源中央空調(diào)系統(tǒng)比其它中央空調(diào)系統(tǒng)投資少。（見表1-3）

各種中央空調(diào)系統(tǒng)初投資比較表1-3

冷水機(jī)組冷水機(jī)組直燃（油氣）水源中央空

風(fēng)冷熱泵

燃煤鍋爐燃油氣鍋爐溟吸機(jī)調(diào)系統(tǒng)

價

單位面積工程造價

240-280240-280260-300280-320220-260

元/平方米

2.中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用比較。

各種中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用比較表『4

式冷水機(jī)組冷水機(jī)組直燃（油氣）水源中央

風(fēng)冷熱泵

造燃煤鍋爐燃油氣鍋爐嗅吸機(jī)空調(diào)系統(tǒng)

單位面積運(yùn)行費(fèi)用

13-2830-5540-7817-3512-25

元/平方米

1.2.6舒適

中央空調(diào)系統(tǒng)的用戶（末端）系統(tǒng)能應(yīng)用中央空調(diào)（末端）的全部技術(shù)和手段。如

果采用山東貝萊特空調(diào)有限公司空調(diào)產(chǎn)品和數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)化、變頻注制技術(shù)相結(jié)合，將實(shí)

現(xiàn)人類對人工環(huán)境的夢想。

L2.7綜上所述，水源中央空調(diào)系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、環(huán)保、節(jié)水、節(jié)資、舒適的特點(diǎn)，是理

想的中央空調(diào)系統(tǒng)方案。

第三節(jié)水源中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用條件

1.3.1作為最佳的中央空調(diào)系統(tǒng)方案一一水源中央空調(diào)系統(tǒng)，在具體的工程項(xiàng)目中能否合理地

應(yīng)用，主要取決電源條件和水源條件。

1.3.2一般來說：水源條件取決四個因素：

1.水源水的獲取

2.水量

3.水溫

4.水質(zhì)

1.3.3水源水的獲取

1.對于地表水、湖水、海水、江河水、城市廢水、工業(yè)廢水等水源的利用，政府一般不

進(jìn)行干預(yù)，有的水源水（如城市污水、工業(yè)廢水）政府還有鼓勵利用的優(yōu)惠政策。

2.對于地下水，作為國家的資源之一，政府對開采與使用有各種限制政策和法規(guī)。要獲

取地下水時，要通過有關(guān)政府主管部門的批準(zhǔn)方可。水資源管理部門各地設(shè)置不同，

大體上有如下部門進(jìn)行管理：規(guī)劃局、市政局、地礦局、節(jié)水辦等。

1.3.4水源水量

水源水量是否滿足具體工程的要求，與建筑物冷（熱）負(fù)荷的大小、空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)

行方式、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案（例如是否采用蓄水池、是否采用輔助加熱或輔助冷卻方式）

和水源水的溫度等因素有關(guān)應(yīng)通過全面的分析、精確的計算和合理設(shè)計解決。

1.3.5水源水溫

一般來講，水源中央空調(diào)系統(tǒng)對水源水溫度要求的范圍是；制冷情況下，進(jìn)蒸發(fā)器

的水溫為10?22℃；制冷情況下，進(jìn)冷凝器的水溫為18—40℃。

1.3.6水質(zhì)

對于水源中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)而言，進(jìn)入其冷凝器、蒸發(fā)器的水質(zhì)有較高要求，如果

水源水質(zhì)達(dá)不到要求時，可采取各種處理手段來滿足水源中央空調(diào)主機(jī)對水質(zhì)的要求。

因此，一般來講，水源水質(zhì)不是影響水源中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的主要因素。

1.3.7總之，對于具體工程而言，水源中央空調(diào)系統(tǒng)是中央空調(diào)系統(tǒng)的首選方案，但應(yīng)用是有

條件的。

第二章水源中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)設(shè)備

第一節(jié)熱泵概述

水源中央空調(diào)技術(shù)是熱泵技術(shù)的一種，介紹水源中央空調(diào)系統(tǒng)時有必要先概述一下熱泵的

工作原理及分類。

2.1.1熱泵的定義、工作原理和分類

按新國際制冷辭典的定義，熱泵就是以冷凝器放出的熱量來供熱的制冷系統(tǒng)。熱泵

與制冷機(jī)在工作原理上是相同的，就是輸入一定高品位能源（如電能）驅(qū)動壓縮機(jī)，使

工質(zhì)（如R22）在系統(tǒng)中循環(huán)運(yùn)動并反復(fù)發(fā)生物理相變，在蒸發(fā)器中汽化吸熱，在冷凝

器中液化放熱，從而實(shí)現(xiàn)吸熱制冷或放熱制熱的目的。

熱泵與制冷機(jī)的區(qū)別主要是兩者的目的與情況不同。熱泵是從環(huán)境溫度條件下吸熱

并將熱量傳遞到高于環(huán)境溫度的場所釋放，從而實(shí)現(xiàn)制冷或供暖。而制冷機(jī)是從低于環(huán)

境溫度的場所吸熱并將熱量排放到環(huán)境中去，從而對該場所制冷。

熱泵的分類有多種，可按工作原理、熱源、功能、用途、驅(qū)動方式、壓縮機(jī)類型、

供熱溫度和安裝方式等將熱泵分為不同種類。其中，按熱源和供熱介質(zhì)的組合方式可將

蒸氣壓縮式熱泵劃分為六種類型：即空氣一空氣熱泵、空氣一水熱泵、水一空氣熱泵、

水一水熱泵、土壤一空氣熱泵和土壤一水熱泵。

本章重點(diǎn)介紹蒸氣壓縮式熱泵。

2.1.2蒸氣壓縮式熱泵

可供空調(diào)制熱和制冷的最為普遍的幾種熱泵形式。

1.空氣-空氣熱泵（如圖2—1）

熱泵型式熱源熱匯供熱（冷）介質(zhì)轉(zhuǎn)換方式-W

制熱制冷制冷和制熱

空氣-空氣熱泵空氣空氣熱泵工質(zhì)換向

圖2-1空氣-空氣熱泵

這是最普通的熱泵型式。特別適用于由工廠制造的單元式熱泵，廣泛地用于住宅

中。該類熱泵中，熱源（制冷運(yùn)行時為冷卻介質(zhì)）和供熱（冷）的介質(zhì)均為空氣?？?/p>

通過電機(jī)驅(qū)動和手動操作的換向閥來進(jìn)行內(nèi)部切換，以使被空調(diào)房間獲得熱量或冷

量。在該系統(tǒng)中，一個換熱盤管作為蒸發(fā)器，而另一個作為冷凝器。在制熱循環(huán)時，

被調(diào)的空氣流過冷凝器，而室外空氣流過蒸發(fā)器。工質(zhì)換向則成了制冷循環(huán)，被調(diào)的

空氣流過蒸發(fā)器而室外空氣流過冷凝器。

2.空氣-水熱泵（如圖2-2）

圖2-2空氣-水熱泵

這是風(fēng)冷熱泵型冷（熱）水機(jī)組的常見型式。與空氣一空氣熱泵的區(qū)別在于，室

內(nèi)側(cè)采用水作為傳熱介質(zhì)，冬季按制熱循環(huán)運(yùn)行，供熱水為空調(diào)系統(tǒng)采暖。夏季按制

冷循環(huán)運(yùn)行，供冷水為空調(diào)系統(tǒng)供冷。制熱與制冷循環(huán)的切換通過換向閥改變熱泵工

質(zhì)的流向?qū)崿F(xiàn)。

3.水-空氣熱泵（如圖2-3）

“簡圖醍

熱泵型式熱源熱匯供熱（冷）介質(zhì)轉(zhuǎn)換方式A

制熱制冷制冷和制熱

水-空氣熱泵水空氣熱泵工質(zhì)換向

圖2-3水-空氣熱泵

這類熱泵制冷的熱源（或制冷時的冷源）為水供熱（冷）的介質(zhì)為空氣。制熱

與制冷循環(huán)的切換通過換向閥改變熱泵工質(zhì)的流向?qū)崿F(xiàn)。作為熱源的水有多種，后

面將詳細(xì)介紹。

4.水一水熱泵（如圖2-4）

簡圖

熱泵型式熱源熱匯供熱（冷）介質(zhì)轉(zhuǎn)換方式

制熱制冷制冷和制熱

供水-----------------1J-

居<*>

水-水熱泵水水水換向

—4-

格水揖水

圖2-4水-水熱泵

制熱（或制冷）運(yùn)行時以水作為熱源（或冷源）。供熱（冷）的介質(zhì)也是水。

可用切換工質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)制冷與制熱運(yùn)行。然而更方便的是由水回路中的三通閥來完

成。雖然圖中表示了水流直接進(jìn)入換熱器，在某些場合，為了避免污染封閉的冷水

系統(tǒng)（通常是處理過的），需要間接地通過一個換熱器來供水。

5.大地耦合式熱泵（如圖2—5）

簡圖

熱泵型式熱源熱匯供熱（冷）介質(zhì)轉(zhuǎn)換方式

制熱制冷制冷和制熱

ai—WF-)

UA機(jī)*

大地偶大地偶合（閉合空氣熱泵工質(zhì)換向8

合式熱大地?zé)嵩矗㊣

泵

—

—WFn

機(jī)<^>

大地?zé)嵩?/p>

大地?zé)嵩粗苯又苯优蛎浛諝鉄岜霉操|(zhì)換向-rvon

膨脹式熱泵式

~rl-----------F

tr.ituK

圖2—5大地耦合式熱泵

利用大地的土壤作為熱源和冷卻物。與大地的換熱可通過熱泵工質(zhì)一水換熱器，

也可采用熱泵工質(zhì)埋于地下的盤管直接膨脹形式。供熱（冷）的介質(zhì)為空氣。水或防

凍液被泵送到埋入大地中的水平或垂直的盤型管中循環(huán)。大地盤管可采用熱泵工質(zhì)直

接膨脹，滿液式或再循環(huán)的蒸發(fā)器回路，大地耦合式熱泵熱交換器的效果與沙土類型、

含混量、成分、密度和是否均勻地緊貼換熱器面有關(guān)。管子材料和當(dāng)?shù)厣惩良暗叵滤?/p>

的腐蝕作用會影響傳熱和使用壽命。

2.1.3壓縮式熱泵的熱力經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

熱泵的性能系數(shù)用COP（CoeffcientofPerformance）來表示。COP指其收益（制

熱量）與代價（所消耗機(jī)械功能或熱能）的比值。對消耗機(jī)械功的蒸氣壓縮式熱泵其性

能系數(shù)COP也可用制熱系數(shù)￡h來表示，即為制熱量Qh與輸入功率P的比值即￡h=Qh/P

根據(jù)熱力學(xué)第一定律，如不計壓縮機(jī)向環(huán)境的散熱則熱泵制熱量Qh等于從低溫?zé)嵩次?/p>

熱量（可視為制冷機(jī)的制冷量）Qc與輸入功率P之和。由于Qc與P的比值為制冷系數(shù)

￡h,故￡卜也可寫成：eh=（Qc+P）/P=l+e,可見￡h值永遠(yuǎn)大于1。

2.1.4水源熱泵

水源熱泵是以水為熱源的，可進(jìn)行制冷、制熱循環(huán)的一種熱泵型整體式水-水、水-

空氣空調(diào)裝置，它在制熱時以水為熱源而在制冷時以水為排熱源。以水作為熱源的優(yōu)點(diǎn)

是：水的質(zhì)量熱容大，傳熱性能好，傳遞一定熱量所需的水量較少；換熱器的尺寸可較

緊湊，每平米建筑面積所花費(fèi)的經(jīng)費(fèi)比空氣-空氣熱泵要少，而且不存在結(jié)霜問題，運(yùn)

行合理穩(wěn)定，在易于獲得穩(wěn)定供水的地方，水是理想的熱源。

水源熱泵的空調(diào)系統(tǒng)主要有以下幾種類型：

1.水環(huán)路熱泵系統(tǒng)

水環(huán)路熱泵系統(tǒng)用一個循環(huán)水路作為加熱源和排熱源，系統(tǒng)中必須設(shè)置排熱器

（冷卻塔）和補(bǔ)熱器（鍋爐或電加熱器）。

2.地下水的熱泵系統(tǒng)

地下水的熱泵系統(tǒng)是將建筑物附近井內(nèi)的地下水取出，并通過水源熱泵的換熱器

進(jìn)行加熱或冷卻，然后將地下水排入下水道或湖泊中，最好重新回灌地下。

3.地表水的熱泵系統(tǒng)

地表水的熱泵系統(tǒng)使用建筑物附近的湖泊、河流、水渠中的地表水，使之通過水

源熱泵空調(diào)機(jī)中的換熱器，然后再將升高或降低幾度的地表水排回水源中去。

4.閉式環(huán)路地表水熱泵系統(tǒng)

閉式環(huán)路地表水熱泵系統(tǒng)是使用1個閉式的水或鹽水環(huán)路，包括浸沒在地表水（河、

湖或池）中的管道作為換熱器，加熱或冷卻后的水再進(jìn)入水源熱泵空調(diào)機(jī)作為水源。

第二節(jié)山東貝萊特GSHP型水源中央空調(diào)機(jī)組

2.2.1水源中央空調(diào)機(jī)組的開發(fā)背景

傳統(tǒng)的取暖方式，主要采取燃燒煤、石油、天然氣等有限礦物質(zhì)能源，而這些固有

能源在開采、運(yùn)輸、和利用過程中，對人類生存環(huán)境造成極大的污染。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，

能耗越來越大，環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重，由于大氣污染，使正常的生態(tài)環(huán)境被破壞，溫

室效應(yīng)也受到全世界的普遍關(guān)注。使用有限礦物質(zhì)燃料用于取暖不僅極大地浪費(fèi)著國有

資源，同時也嚴(yán)重污染著環(huán)境。因此保護(hù)環(huán)境和保護(hù)日益匱乏的能源資源越來越引起社

會各界的高度重視。目前，國內(nèi)有不少采用地?zé)崛∨?，而且用地?zé)峁┡慕ㄖ膳到y(tǒng)

均為直流式，即地?zé)崴傻叵鲁樯?，?jīng)供水泵送往用戶，在用戶處放出熱量，地?zé)崴疁?/p>

度降為40度以下直排入下水。因地?zé)岵膳厮疁囟容^高，直接排放，不僅浪費(fèi)大量的

熱能，而且給環(huán)境帶來比較嚴(yán)重的污染。近幾年我國普遍地區(qū)逐步禁止使用燃煤鍋爐取

暖，燃油也得到了一定的控制，個別地區(qū)對地?zé)岵膳厮呐欧胚M(jìn)行了限制，如果地?zé)?/p>

采暖的用戶不采取相應(yīng)措施.則只有關(guān)閉地?zé)峋匦聦ふ移渌鼰嵩?。若用超前的環(huán)保

意識認(rèn)識上述問題，21世紀(jì)利用地下能源采暖或送涼，預(yù)示著一場新的環(huán)保、采暖方式、

能源利用的革命。如何合理使用能源的問題是十分重要的。為此，利用低位能量的熱泵

技術(shù)已引起越來越多人們的重視。熱泵也就是靠高位能（如電能）拖動，迫使能量從低

位熱源流向高位熱源的裝置。顧名思義，熱泵就象泵那樣把低位熱源的熱能泵送到高位

熱源。熱泵雖然需要用一定的高位能，但供給的熱量卻是消耗的高位能和吸取的低位能

之和。熱泵不但節(jié)約了高位能，而且適用于同時供冷和供暖的場合。

目前，國內(nèi)市場上的熱泵型空調(diào)主要是以空氣為熱源，但是其制熱效果受到室外氣

候條件影響。若對現(xiàn)行的空氣源熱泵進(jìn)行一些改進(jìn)，可在一定程度上解決低溫環(huán)境下的

制熱能力，但產(chǎn)品的成本將有所增加，因此風(fēng)冷熱泵的廣泛應(yīng)用受到限制。

我公司根據(jù)市場的需要，依托清華同方的人才和本身實(shí)力，利用自身強(qiáng)大的制冷空

調(diào)產(chǎn)品的開發(fā)能力和先進(jìn)生產(chǎn)制造實(shí)力，結(jié)合國際目前最先進(jìn)的制冷、機(jī)械制造技術(shù)和

智能自控技術(shù)研制生產(chǎn)了新型高效水一水熱泵機(jī)組，即GSHP型，彌補(bǔ)了國內(nèi)廠家在這

一領(lǐng)域的空白，其以水為熱源（地下水、地?zé)崴?、地表水、海水、工業(yè)廢水等），不受

室外氣候條件變化的影響，廣泛應(yīng)用于全國各地區(qū)，從根本上克服了風(fēng)冷熱泵的局限性。

2.2.2水源中央空調(diào)機(jī)組的工作原理

1.相變制冷及制熱：

液體汽化形成蒸氣。當(dāng)液體處在密閉容器內(nèi)時，若此容器內(nèi)除了液體及液體本

身的蒸氣外不存在任何氣體，液體和蒸氣在某一壓力下將達(dá)到平衡，此時的氣體稱

為飽和蒸氣，它所具有的壓力稱為飽和壓力，溫度稱為飽和溫度。飽和壓力隨溫度

的升高而升高。如果將一部分飽和蒸氣從容器中抽走，液體中就必然要汽化一部分

蒸氣來維持平衡。液體汽化時，需要吸熱，此熱量稱為汽化潛熱。汽化潛熱來自被

冷卻的對象，它對冷卻對象制冷。反之，氣體冷卻成液體時放熱，熱量被供熱介質(zhì)

吸收和傳遞，實(shí)現(xiàn)制熱。

2.蒸氣壓縮式制冷循環(huán)：

單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成。其工作過

程如下：制冷劑在蒸發(fā)壓力Po、蒸發(fā)溫度To下沸騰，To低于被冷卻物體或流體的

溫度。壓縮機(jī)不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力PK,然后

送往冷凝器在冷凝壓力入下等壓冷凝成液體，制冷劑冷凝時放出的熱量傳給冷卻介

質(zhì)（通常是水和空氣），與冷凝壓力PK相對應(yīng)的冷凝溫度TK一定要高于冷卻介質(zhì)

的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或節(jié)流元件進(jìn)入蒸發(fā)器。當(dāng)制冷劑通過膨脹閥時,

壓力從冷凝壓力PK降到蒸發(fā)壓力Po,部分液體氣化，剩余液體的溫度降至蒸發(fā)溫

度To,于是離開膨脹閥的制冷劑變成蒸發(fā)溫度To的兩相混合物。在它被壓縮機(jī)重

新吸入之前幾乎不再起吸熱作用。

在整個循環(huán)過程中，壓縮機(jī)起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣并造成蒸發(fā)器中、低壓

力的作用，是整個系統(tǒng)的心臟；節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用。并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)

器的制冷劑流量；蒸發(fā)器是輸出冷量的設(shè)備，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體的

熱量，從而達(dá)到制取冷量的目的；冷凝器是輸出熱量的設(shè)備，從蒸發(fā)器中吸收的熱

量，連同壓縮機(jī)消耗的功所轉(zhuǎn)化的熱量，在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走。根據(jù)熱力學(xué)

第二定律，壓縮機(jī)所消耗的功（電能）起了補(bǔ)償作用，使制冷劑不斷從低溫物體中

吸熱，并向高溫物體放熱，從而完成整個循環(huán)。蒸氣壓縮式原理，是熱泵中最為普

遍而廣泛應(yīng)用的一種形式。如圖2—6：

圖2—6蒸氣壓縮式制冷循環(huán)圖

2.2.3GSHP型水源中央空調(diào)機(jī)組的用途及特點(diǎn)

1.用途：

GSHP型水源中央空調(diào)機(jī)組能適用于工礦企業(yè)、高層建筑、會堂醫(yī)院等場所，提供

冷熱源，并為紡織、化工、電子、國防、科研等部門提供工藝流程所需的7?55c之

間的用水。

2.特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，節(jié)省空間，安裝簡便，噪音低（75dB）

GSHP260：2臺壓機(jī)，2個循環(huán)回路。

GSHP400：3臺壓機(jī),3個循環(huán)回路。

GSHP580：2臺壓機(jī)，2個循環(huán)回路。

GSHP820：2臺壓機(jī)，2個循環(huán)回路。

GSHP1020：2臺壓機(jī)，2個循環(huán)回路

這樣設(shè)置多個獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)，工作過程中利用分級調(diào)控，相互不受影響。

GSHP機(jī)組為高溫?zé)岜脵C(jī)組，考慮到機(jī)組的特殊使用功能，設(shè)計過程中充分發(fā)揮

了貝萊特的科技人才優(yōu)勢，認(rèn)真計算、優(yōu)化設(shè)計，將各主要配件合理配置，以

達(dá)到各自的最佳工作狀態(tài)，保證整個機(jī)組的高效率。其優(yōu)越性具體體現(xiàn)在以下

幾個方面：

（1）機(jī)組進(jìn)水、出水溫度范圍廣。冬季冷凍水進(jìn)水溫度為10?22C,夏季冷卻水進(jìn)

水溫度為14?35℃；冬季冷卻水出水溫度為45?55℃,夏季冷凍水出水溫度為

7-15℃o

（2）與其他公司的水源熱泵產(chǎn)品相比，GSHP型機(jī)組兩器設(shè)計溫差大。一般水源熱泵

采用標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)出水溫差，蒸發(fā)器和冷凝器均為5℃。而我公司的GSHP型機(jī)組蒸發(fā)

器進(jìn)出水溫差為7℃,冷凝器為10℃。

（3）適用工程面廣。由（1）和（2）可看出，冬季運(yùn)行工況，GSHP機(jī)組所能提供的

熱水最高溫度可以達(dá)到55℃,循環(huán)水供、回水溫差為10℃：而其他公司機(jī)組可

提供的熱水最高溫度僅可達(dá)到50℃,循環(huán)水供、回水溫差只有5℃o因此GSHP

機(jī)組不僅適用于新建建筑物空調(diào)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)盤管或暖氣片系統(tǒng)），而且還可用于

舊有建筑物老采暖系統(tǒng)改造工程，從而克服了以往水源熱泵機(jī)組適用面窄缺陷。

（4）能效比高。冬季制熱工況，能效系數(shù)COP（供熱量與輸入功率的比值）約為：3.5~

4.2之間；夏季制冷工況，能效系數(shù)COP（冷量與輸入功率的比值）約為3.6~5.0

之間。

（5）良好的完整性、系統(tǒng)性。為了更好的配合GSHP一水源中央空調(diào)系統(tǒng)方案設(shè)計，

在機(jī)組設(shè)計過程中，考慮了各地區(qū)的不同運(yùn)行條件（如：不同水源的溫度，水量

等）和使用情況（原有鍋爐房采暖系統(tǒng)改造、新建小區(qū)及建筑物的采暖、空調(diào)系

統(tǒng)），對機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器進(jìn)行了特殊處理，采用與常規(guī)熱泵機(jī)組不同的進(jìn)出

水溫差，以達(dá)到在冬季和夏季不同使用季節(jié)中，在不更換冷熱水循環(huán)水泵、水源

水泵的情況下，都可以滿足使用，從而減小了用戶的一次性投資，提高了設(shè)備的

利用率。

（6）先進(jìn)的控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)功能

A.簡潔清晰的信息顯示：

?大屏幕液晶顯示屏顯示機(jī)組工作狀態(tài)

?自動故障報警

?提示