水源热泵技术在电厂空调系统的应用

摘要：通过水源热泵技术在某电厂的应用，详细阐述水源热泵的原理、应用方法、经济性等，并详细分析了水源热泵技术的优缺点，为水源热泵技术在电厂应用提供了详实依据。

关键词：水源热泵；冷源；热源；

中图分类号： TU831.3+5 文献标识码： A 文章编号：

引言

水源热泵技术是利用地球表面浅层水源或工业冷却水回水，等低温低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。具有节水、节能、环保等特点。与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具有明显的优势。

1热泵技术应用于电厂温度控制体系详述

热泵技术是利用高温高压的制冷剂（R22）从压缩机压出后进入热回收和冷凝器，在热回收和冷凝器内放热变成高压液体，经过热膨胀阀变成低压液体进入蒸发器，在蒸发器内吸热变成饱和蒸汽后进入压缩机，如此循环，达到将低温热源向高温热源的转换过程。该设备夏季可用来给空调水制冷同时给生活水加热，冬季引进外部低温热源可以给空调水和生活水加热。

1.1 水源热泵系统的工作形式

热泵系统分制热、制冷两种模式，制热制冷均指空调水。空调水被加热或制冷后进入各用户。而热泵低温热源有工业水、辅机循环水，冷源有工业水、机力通风塔来水。冬季采用换热机组及板式换热器对空调水加热，通过板式换热器对生活水加热，夏季时板式换热器停运。冬季热泵机组从辅机循环水回水管取水（温度约为20~30℃），进入热泵机组进行冷热交换，获得50℃左右的热水送入室内，同时将降低温度的辅机循环水重新送回冷却塔。如果遇电厂机组停机，从厂区热网管道中接入70~110℃的采暖热水，通过板式换热器交换热量，获得50℃左右的热水送入室内采暖。也可使用工业水做为热源（12~20℃）工业水进入热泵机组进行冷热交换，获得50℃左右的热水送入室内，供生活用水及制热空调用水，同时将降低温度的工业水进入生产系统为各转机提供冷却水。

1.2 水源热泵系统的运行方式

水源热泵系统在冬季和夏季分别有五种运行方式，以满足不同环境温度及运行条件下的要求，达到不间断制热或热冷的目的。

1.2.1 夏季制冷模式运行

利用热泵装置将机力通风塔循环水（通过热泵冷凝器）和生活水（通过热回收冷凝器）作为热泵的冷源来吸收冷媒（氟利昂）的热量，使冷媒由高温高压的气体液化为高温高压的液体，再通过膨胀阀变成低温低压的液体，最后通过蒸发器冷媒吸收空调循环水的热量，从而达到将生活水加热同时将空调水制冷的目的。流程如下：

生活水热回收器（吸收R22热量）生活热水箱；

机力通风塔来水冷凝器（吸收R22热量）机力通风塔；

空调水蒸发器（将热量传给R22）空调分水集箱空调用户；

压缩机出口R22热回收器（对生活水放热）冷凝器（对机力通风塔来水放热）蒸发器（吸收空调水热量）压缩机。

1.2.2 冬季制热模式运行

冬天利用热泵装置将20~30℃左右辅机循环水（通过蒸发器）作为热泵的低温热源，从中吸取热量，连同压缩机消耗的电能一同将热回收冷凝器中的生活水和热泵冷凝器中空调水加热到45~50℃，然后供给热用户，从而达到废热再利用的目的。这样既得到了热量，又解决了环境污染等问题。流程如下：

生活水热回收器（吸收R22热量）生活热水箱；

空调水冷凝器（吸收R22热量）空调分水集箱空调用户；

循环水回水蒸发器（将热量传给R22）循环水前池；

压缩机出口R22热回收器（对生活水放热）冷凝器（将热量传给空调水）蒸发器（吸收循环水热量）压缩机。

生活热水除了可采用以上方式加热外还可利用安装在热泵房顶部的太阳能

换热板进行加热，通过太阳能加热装置的控制面板对水箱温度实现自动控制，达到设定温度太阳能热水循环泵启动或停止，同时具有定时启动、停止功能。

2采用水源热泵的优点

2.1 供热出水温度高

水源热泵在标准的工况下，可以保证出水温度稳定在45℃，在测试和用户实际使用中，曾做过55℃的运行实验。提供高的出水温度，可以提高效率，减小室内侧设备的选型容量，并保证室内的热舒适性，生活水温较稳定适当可保证稳定45℃运行。

2.2 水源侧进出水温差大，节约水资源在机组工作时，水源侧在冬季的进出水温差为7℃，而夏季的进出水温差为10℃。区别于传统的5℃的温差设计，可以省水20%~50%，并相应地减少了取水（如打井和水泵运行）的费用。

2.3 系统优化简洁，自动化程度高

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。

2.4 机组容量大，适用范围广

机组设计的单机最小的容量为150kW的热量，可以采用开式系统或闭式系统，可以应用于电厂的各种温度形式的水源，如工业水、循环水等。

2.5 运行简单

由于采用的智能自动控制，机组的运行相当简单，由于采用了高效的防护消声措施，减小了机组运行的噪音。

2.6 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。

2.7 投资的经济性

水源热泵的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比，经济效益显著。

3结论

热泵技术是近年来兴起的新型能源利用型式，在生活中已得到广泛应用，水源热泵是将低位能的水利能源通过转换变成高位能的冷源或热源技术，此项技术在电厂中还未得到有效推广，但通过水源热泵在某电厂的应用实践看，具有可观的经济效益和社会效益，从可持续发展的角度看，而水源热泵系统是比较理想的一种能源利用方式。在电厂制热制冷设备的选择上具有借鉴价值。

参考文献

[1] 姚杨.暖通空调热泵技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2] 马最良.热泵技术应用理论基础与实践[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.