摘要：水源热泵系统相对传统空调系统具有环保、节能、节水、功能多、安全、对水源要求低，适用范围广，运行可靠等优点，但也存在诸多问题。本文对水源热泵系统的优缺点及存在问题进行了梳理分析，并提出解决建议。
关键词：水源热泵、中央空调、应用、问题分析
1.水源热泵概念
地水源热泵是利用地下水体作为冷热源，通过热泵技术实现热量由低位能向高位能的转移，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。水源热泵中央空调系统由末端(室内空气处理末端等)系统、水源中央空调主机(SL称为水源热泵)系统和水源水系统三部分组成，包括地下水循环、机组内部的压缩机循环及末端空调系统的水循环。
用户(室内末端等)系统由用户侧水管系统、循环水泵、水过滤器、静电水处理仪、各种末端空气处理设备、膨胀定压设备及相关阀门配件等组成。水源中央空调主机系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。水源水系统由取水装置、取水泵、各种水处理设备、水源水管系统和阀门配件等组成。
2.水源热泵运行原理
地球表面浅层水源（一般在1000米以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定，水源热泵技术的工作原理就是：通过输入少量高品位源（如电能）驱动压缩机，使水循环，，把不能直接利用的低位热能转换为可以利用的高位能，在蒸发器吸热，冷凝器放热，使热量不断交换传递，从而实现低温位热能向高温位转移，通过阀门切换使机组实现制热式制冷式功能。水体在循环中分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。
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水源热泵中央空调工作原理图
3.水源热泵中央空调系统的优点
3.1环保
水源热泵利用地表土壤和水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，无燃烧，无排烟，无废弃物，无污染，是一种清洁环保的利用可再生资源的一种技术。另外既可自由运用地表水资源，又可成功地控制地面沉降。
3.2节能
通常水源热泵水泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。设计良好的水源热泵机组的电力消耗与空气源热泵相比，可以减少30%以上，与电供暖相比，减少达70%以上，对促进能源结构调整、缓解能源危机具有重大意义。
3.3节水
水仅作为热传导介质，全过程不消耗水，可实现水的循环利用。
3.4一机多用
利用地下水热泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，而且还可以提供生活热水，一套系统可以替换原来的锅炉加空调两套装置或系统。水源热泵还可为纺织、化工、食品、电子等行业提供工艺冷冻水，提高了设备的利用率。
3.5安全
使用电能，无需燃煤、燃油，自动化程度高，无需专业人员操控。
3.6对水源要求低，适用范围广
在冬季不结冻地区的江、河、湖、水等均可得到有效利用。从严寒地区至热带地区均可为办公楼、宾馆、医院、饭店、超市、幼儿园、住宅区等提供中央空调系统。
3.6运行可靠
机组的运行工况稳定，水体温度较稳定的特性是热泵系统几乎不受环境温度变化的影响，即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑。维护简单，主机运行寿命可达25年以上。
4.水源热泵中央空调系统存在问题
（1）从保护地下水资源和建筑安全因素考虑，回灌是水源热泵系统必须解决的技术问题，但须结合当地实际情况进行。回灌的目的是使地下水形成循环并完成热能交换，所以回灌井的井位和水位必须与抽水井的同属一个水系统。如果井位选择不当，则运行一段时间后会出现地下含水层堵塞，回水量降低，甚至出现“曰水”的情况，只能重新打井或采取弃水，重新打井会大大增加投资，弃水会造成地下水开采，地下水作为国家的重要资源之一，
政府对开采与使用有各种限制政策和法规，要获取地下水，须通过政府有关主管部门的批准方可，并应有可靠的技术措施确保地下水的回灌。
（2）水源热泵机组对水质有一定的要求。由于水源热泵的主机冷凝器中需要有地下水直接循环，如果地下水硬度偏大或含沙量(尤其是细沙)高，易造成管道或盘管堵塞、冲蚀，管道结垢，以及管道腐蚀、滋生微生物等，长期使用影响机组的使用寿命，降低传热效果，影响机组运行效率，增加能耗。
（3）末端空调系统多为暗装，必须同建筑和室内装潢紧密配合，如空调机质量不好或管道保温措施不好，夏季会造成冷凝水污损吊顶天棚，给维护带来麻烦。
5.解决措施
5.1进行水质处理
对于水体浊度的处理，常采用过滤器或除砂设备进行处理。其中，普遍使用的除砂设备是旋流式除砂器，具有体积小、除砂效率高的优点；而在场地面积允许的情况下，可选择投资较低的沉淀池进行沉淀除砂处理。
对于水体硬度的处理，目前常用的处理方法有物理方法和化学方法两种。其中，物理方法是采用电子水处理仪和离子棒防垢水处理设备，化学方法是采用防垢剂进行处理。但使用防垢剂费用较高，且对环境有一定影响，不建议使用；相较而言，物理方法因具有运行维护费用低、不对环境造成影响、易于安装、使用效果较好的特点，而得到广泛应用。
5.2开展地质勘察
在进行地下水源热泵系统设计前，应对工程场地进行现场勘察，获取水质、水温、取水回灌量等地质资料并对工程的可行性进行评估。设计时应根据含水层地质的不同，给出合理的地下水系统设计参数。
5.3取水井与回灌井保持一定距离
取水井与回灌井之间应有一定的距离，以保证地下水经过水源热泵机组产生的温度变化经回灌后，在含水层中流动至取水井时温度得以恢复，避免地下水产生冷量或热量的积累。
5.4加强技术研究
水源热泵技术是建立在很多学科基础上的一门技术，要继续开展对温度迁移、热迁移、低温采暖、材料力学等多门学科的深入研究，研究解决地下水回灌问题。
6.结语
水源空调系统是一种从地下水资源中提取热量的高效、节能、环保、再生的供热(冷)系统。该系统是成熟的热泵技术、暖通空调技术配套地质勘察成井技术于一体，在相对稳定的水体温度下高效、稳定、经济的运行。但仍需进一步加强技术研究，且在进行地下水源热泵系统设计前，应对工程场地进行现场勘察，获取水质、水温、取水回灌量等地质资料并对工程的可行性进行评估。
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论文作者:崔金良
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/16
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