汽-水热交换器(@暖通设计师，水源热泵供冷供热系统，你了解多少？)

Posted 2023-05-31

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汽-水热交换器(@暖通设计师，水源热泵供冷供热系统，你了解多少？)

一、水源热泵供冷供热系统原理示意图

水源热泵供冷供热系统原理示意图如图4-38所示。

水源热泵系统在制冷状态下，水源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由循环水路将冷媒中所携带的热量吸收,最终通过室外换热系统转移至江河海水等。

水源热泵系统在制热状态下，水源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由室外换热系统吸收江河海水里的热量，通过水源热泵机组系统内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒水热交换器内冷媒的冷凝，由水源将冷媒所携带的热量吸收。

二、水源热泵系统设计

(1）地下水地源热泵系统设计时，应符合下列规定：地下水的持续出水量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量的要求；地下水的水温应满足机组运行要求，并根据不同的水质采取相应的水处理措施；地下水系统宜采用变流量设计，并根据空调负荷动态变化调节地下水用量；热泵机组集中设置时，应根据水源水质条件确定水源直接进入机组换热器或另设板式换热器间接换热；应对地下水采取可靠的回灌措施，确保全部回灌到同一含水层，且不得对地下水资源造成污染，不得把水从地表或下水排掉。

(2）江河湖水源地源热泵系统设计时，应符合下列规定：应对地表水体资源和水体环境进行评价，并取得当地水务主管部门的批准同意。当江河湖为航运通道时，取水口和排水口的设置位置应取得航运主管部门的批准；应考虑江河的丰水、枯水季节的水位差；热泵机组与地表水水体的换热方式应根据机组的设置、水体水温、水质、水深、换热量等条件确定；开式地表水换热系统的取水口，应设在水位适宜、水质较好的位置，并应位于排水口的上游，远离排水口；地表水进入热泵机组前，应设置过滤、清洗、灭藻等水处理措施，并不得造成环境污染；采用地表水盘管换热器时，盘管的形式、规格与长度，应根据冷(热）负荷、水体面积、水体深度、水体温度的变化规律和机组性能等因素确定；在冬季有冻结可能的地区，闭式地表水换热系统应有防冻措施。

(3）海水源地源热泵系统设计时，应符合下列规定：海水换热系统应根据海水水文状况、温度变化规律等进行设计；海水设计温度宜根据近30年取水点区域的海水温度确定；开式系统中的取水口深度应根据海水水深温度特性进行优化后确定，距离海底高度宜大于2.5m；取水口应能抵抗大风和海水的潮汐引起的水流应力；取水口处应设置过滤器、杀菌及防生物附着装置；排水口应与取水口保持一定的距离；与海水接触的设备及管道，应具有耐海水腐蚀性能，应采取防止海洋生物附着的措施；中间换热器应具备可拆卸功能;闭式海水换热系统在冬季有冻结可能的地区，应采取防冻措施。

(4）污水源地源热泵系统设计时，应符合下列规定：应考虑污水水温、水质及流量的变化规律和对后续污水处理工艺的影响等因素；采用开式原生污水源地源热泵系统时，原生污水取水口处设置的过滤装置应具有连续反冲洗功能，取水口处污水量应稳定；排水口应位于取水口下游并与取水口保持一定的距离；采用开式原生污水源地源热泵系统设中间换热器时，中间换热器应具备可拆卸功能;原生污水直接进入热泵机组时，应采用冷媒侧转换的热泵机组，且与原生污水接触的换热器应特殊设计；采用再生水污水源热泵系统时，宜采用再生水直接进入热泵机组的开式系统。

三、水源热泵系统优缺点及适宜性分析

水源热泵系统的优点:充分利用可再生能源，使用地表水、地下水、江河湖泊、废水污水等自然冷热源，高效节能，环保性好，使用寿命长。

水源热泵系统缺点：系统设置受自然条件限制，初投资较大。

(1）地下水地源热泵系统的适宜性主要考虑含水层岩性、分布、埋深、厚度、富水性、渗透性，地下水温、水质、水位动态变化，水源保护、地质灾害等因素。

在地下水含沙量大于1/20000（体积比)、难以回灌的地区以及水资源缺乏地区，不宜采用地下水地源热泵系统进行供热供冷。

对于地下水对金属的腐蚀性离子较多，且大部分超标，水质污染较为严重时，水处理代价过高，不宜采用地下水地源热泵系统进行供热供冷。

对于含水层厚度较大，易于采取地下水，地下水水质好，水量大的地区，宜采用地下水地源热泵系统。

(2）江河湖水源热泵系统适宜的地区为夏热冬冷地区，一般适宜地区为夏热冬暖地区。对于寒冷地区、严寒地区、温和地区，由于涉及气候区气温和水温相互关系、水系分布、水质等多方面因素，必须进行技术经济的综合分析确定方案。

以下情况不宜采用江河湖水源热泵系统进行供热供冷：金属的腐蚀性离子较多，且大部分超标，水质污染较为严重时；对于滞留水体，若水体最大深度低于3m时；对于滞留水体，夏季排水温度高于40℃时；冬季水体温度低于4℃时。

(3）我国海岸线分布在寒冷地区、夏热冬冷地区和夏热冬暖地区沿岸，海水源地源热泵系统适宜的地区为寒冷地区的南部，较适宜地区为夏热冬冷地区南部，一般适宜区为夏热冬冷地区北部以及大连地区周围，寒冷地区北部为可以使用区。

(4）由于初投资较高，污水源地源热泵系统必须综合考虑资金成本、投资回收年限、运行费用等因素，进行经济分析后确定。