浅议水环热泵空调系统应用中几个值得注意的问题

【摘要】文章对水环热泵空调系统做了简要概述，重点是分析了水环热泵空调系统在推广使用过程中应注意的问题，对水环热泵空调系统的广泛应用和进一步发展具有重要意义，对节约能源、合理用能、保护环境、建设和谐社会同样具有积极意义。

【关键词】水环热泵空调系统；余热；节能；环保；外部能源；混合系统

引 言

随着空调技术的发展，水环热泵空调系统作为一种节能和环保的空调系统方式，在国内外都已得到广泛推广，特别是在内区有余热回收的建筑物，其节能性和环保性得到很好的体现。但是，由于它与常规空调存在差异，使其使用推广受到限制，因此，为了更好地推广和应用水环热泵空调系统，有必要对该系统应用中几个值得注意的问题进行进一步的探讨。

1 水环热泵空调系统的概述

1.1 水环热泵空调系统的系统组成及工作原理

水环热泵空调系统是指小型的水/空气热泵机组的一种应用方式，即用水环路将小型的水/热泵机组并联在一起，构成以回收建筑物内部余热为主要特征的热泵供暖、供冷空调系统。典型的水环热泵空调系统由四部分组成：室内水源热泵机组（水/空气热泵机组）；水循环环路；辅助设备（如冷却塔、加热设备、蓄热装置等）；新风与排风系统。

水环热泵空调系统的基本工作原理是：在水/空气热泵机组制热时，以水循环环路中的水为加热源；机组制冷时，则以水为排热源。当水环热泵空调系统制热运行的吸热量小于制热运行的放热量时，循环环路中的水温度升高，到一定程度时利用冷却塔放出热量；反之循环环路中的水温度降低，到一定程度时通过辅助加热设备吸收热量。只有当水/空气热泵机组制热运行的吸热量和制冷运行的放热量基本相等时，循环环路中的水才能维持在一定温度范围内，此时系统高效运行。

1.2 水环热泵空调系统的主要特点

水环热泵空调系统的主要特点如下：

（1）水环热泵空调系统具有回收建筑物内余热的特有功能。对于有余热且大部分时间有同时供冷与供热要求的场合，采用水环热泵空调系统将会把能量从有余热的地方（如建筑物内区、朝南房间等）转移到需要热量的地方（如建筑物周边区、朝北房间等），实现建筑物内部的热回收以节约能源，从而带来环保效益。因此，水环热泵空调系统中具有节能和环保意义的空调系统形式。

（2）水环热泵空调系统具有灵活性。主要表现为室内水/空气热泵机组独立运行的灵活性；系统的灵活扩张能力；系统布置紧凑、简洁灵活；运行管理方便与灵活性；调节的灵活性。

（3）水环热泵空调系统的双管系统与四管制风机盘管系统一样，可达到同时供冷、供热的效果。

（4）易于分户计量，使用户养成主动节约能源的习惯。

（5）由于水环热泵空调系统采用单元式水/空气热泵机组，小型制冷压缩机设置在室内（除屋顶机组外），其噪声一般来说会高于风机盘管机组。

2 水环热泵空调系统应用中应该注意的问题

2.1合理选择水环热泵空调系统的应用场所

众所周知，水环热泵空调系统是回收建筑物内余热的空调系统，只有按合理的工况运行时，其优越性才能体现出来。那么，在什么样的场合里选用水环热泵空调系统才能收到最佳的节能效果和环保效益。这是我们应用水环热泵空调系统时，首先要注意的第一个问题。

（1）在建筑物有余热的条件下，水环热泵空调系统按供热工况运行时，才具有节能和环保意义。因此，在建筑物内区有余热，外区需要用热二者接近的场合，其节能效果才好，而且这种情况持续的时间越长的地区，越适合应用水环热泵空调系统。

（2）如果建筑物内无余热或余热很小，远远满足不了外区供暖所需要的热量时，采用水环热泵空调系统，势必要用高位能（电、燃气、油等）通过锅炉（或换热装置）转变为循环水的低位能，再由水/空气热泵机组提升后，向室内供热，这种用能方式十分不合理，不符合按质用能的原则，是用能的极大浪费。这种场合应用水环热泵空调系统是毫无意义的，甚至比风机盘管空调系统的能耗还要大。

（3）北方地区在建筑物内区面积大，而内区的内部负荷又大的场合使用水环热泵空调系统是十分有利的，这是由于水空气热泵机组按热泵工况运行时间（采暖期），比南方地区要长，因此，它更具有节能和环保意义。

2.2引入外部能源，拓宽水环热泵空调系统的应用范围

当建筑物余热不足时，可以由建筑物外部引入可再生能源（又称水环热泵空调系统的外部能源）以代替冬季建筑物内的不足余热量，这样就可以使传统的水环热泵空调系统省掉锅炉或减少锅炉容量，从而使机房面积减少。

目前常见的引入外部能源的水环热泵空调系统主要包括太阳能水环热泵空调系统、土壤源水环热泵空调系统、井水源水环热泵空调系统等。

主要特点如下：

（1）我国大部分地区应用太阳能水环热泵空调系统将会收到良好的节能效果，尤其是对于年太阳辐射总量较高、冬季日照率高的地区，太阳能水环热泵空调系统，将会是空调系统中的一种理想选择。

（2）土壤具有较好的蓄能特性，土壤温度相对于室外气温具有延迟和衰减性。研究表明，5米以下的地下土壤温度基本不随外界环境及季节的变化而改变，约等于当地年平均气温。此外，其地下换热器不占用地上空间，因此土壤是一种理想的热泵冷热源，土壤源热泵空调系统是一种节能、环保空调系统，现已得到广泛应用。

（3）闭式井水源水环热泵空调系统可以避免井水对水/空气热泵机组水环路及附件的腐蚀与堵塞，并可以方便的通过调节井水流量来调节环路中的水温，但是在使用过程中应合理利用水资源，必须按照国家颁布的相关法规执行以确保水源不被污染，不对地质环境造成灾害。

2.3.1带离心式冷水机组的水环热泵混合系统

离心式冷水机组的水环热泵混合系统对于固定的或大量的冷负荷场所（如大型办公楼的内区）中选用风机盘管系统，并用大型离心式冷水机组进行全年供冷。其冷水机组的冷却水系统并联在水环热泵的水环路上组成水环换热泵混合系统。这样提高了混合系统热泵的效率，使系统供冷时比小型水/空气机组供冷时节约大量的运行能耗，从而使整个系统更有节能和环保意义。而对于既有冷负荷又有热负荷的周边区，设置水源热泵系统夏季供冷，冬季供暖。系统在冬季运行时，大型离心式冷水机组的冷凝热排入水环热泵的水环路中，作为周边区水/空气热泵的低温供暖源，保持了水热泵空调系统回收建筑物内余热的基本特点。从而节省了周边区供暖的高位能。

2.3.2带热水供应的水环热泵混合系统。

该系统夏季向用户提供免费的热水，从而提高系统的经济性和用能的合理性。同时避免冷凝热量排入室外从而对城市环境产生不良影响。系统的散热设备容量可减少，如当热水供应热负荷大于系统冷凝热量时，其散热设备甚至可以取消。此外，该混合系统将用户的热水供应系统与空调系统有机结合起来使系统更加完善，从而提高系统整体的能效。

结 语

采用热泵技术是解决暖通空调系统的能源与环境问题的有效措施之一，这将是我们长期坚持热泵技术研究工作的根本动力。水环热泵空调系统作为一种具有节能和环保意义的空调系统，在我国将有广阔应用前景，因此，我们应大力推广。

但是由于水环热泵空调系统有别于常规空调系统，在其应用时也相应的要注意其使用的环境和场合，因此，实际应用中要结合实际建筑物情况做出选择，并在必要时采取行之有效措施，使水环热泵空调系统能应用于更多的场所，充分体现其节能和环保的特性，以节约能源，保护环境，建设更和谐的社会。