水（地）源熱泵系統是一種利用地下淺層地熱資源（也稱(chēng)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能的空調系統。

中文名

水地源熱泵

別名

地能

類(lèi)別

空調系統

運用領(lǐng)域

工程建設

優(yōu)點(diǎn)

可供熱又可制冷

主要運用

利用地下淺層地熱資源

主要所需

地下能源

系統概述

水地源熱泵

系統通過(guò)輸入少量的電能實(shí)現低溫位熱能向高溫位轉移，地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，機組消耗1kW的能量，獲得4~5kW以上的冷/熱量，能量來(lái)源于地下能源，系統不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調”，可廣泛應用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫院、飯店、商場(chǎng)、別墅、住宅等領(lǐng)域。

水（地）源熱泵技術(shù)是目前空調系統中能效比最高的制冷、制熱方式之一，成為最熱門(mén)的空調系統，中國政府大力倡導，根據政策規定，凡采用水（地）源熱泵技術(shù)的建筑物，通過(guò)向當地政府申報，可獲得政府的政策性支持，減免建筑配套費用140~200/㎡。

系統分類(lèi)

按照汲取能源的媒介的不同，水（地）源熱泵系統可分為三類(lèi)：

1、地下水系統（開(kāi)式循環(huán)“井水”系統）

2、土壤埋管系統（地熱源閉式循環(huán)系統）

3、地表水系統(地表水或湖水循環(huán)系統)。

開(kāi)式循環(huán)“井水”系統

通過(guò)從地下水中吸收或放出熱量，以達到建筑物中采暖或制冷的目的。這種方案最大的優(yōu)勢是：地下水溫度恒定，一般為10~16℃，可以降低初投資，同時(shí)降低運行費用。開(kāi)式循環(huán)系統通常應用于沿海地區，該地區的土壤允許通過(guò)回灌井將水重新回灌到土壤中的含水層。

地熱源閉式循環(huán)系統

在土壤中敷設換熱器（管），與土壤直接進(jìn)行熱交換。在冬季供給機組熱量，在夏季吸收機組排出的熱量。垂直環(huán)路（如右圖所示）的安裝為：先在土壤中鉆垂直的孔，然后在孔中裝入聚乙烯塑料管。水平環(huán)路為在地面以下1.5m的土壤中敷設換熱器（管）。垂直環(huán)路和水平環(huán)路均為從土壤中吸取或放出熱量。

地表水或湖水循環(huán)系統

利用江河湖海等地表水資源，通過(guò)敷設水中的換熱裝置進(jìn)行熱量交換。通過(guò)在建筑物附近的湖水或其他水體中安裝閉式換熱裝置，為建筑物提供或放出熱量。換熱裝置既要美觀(guān)，而且要排水方便。湖的大小和深度是尤為關(guān)鍵的，需要通過(guò)精密計算，以確定湖水能滿(mǎn)足建筑物的制冷和制熱需求。

工作流程圖

夏季制冷

夏季制冷流程圖

夏季機組制冷時(shí)，井水進(jìn)入EKSC水地源機組的冷凝器中，作為吸熱源。通過(guò)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，吸收制冷系統水的熱量，為建筑物提供7℃的冷凍水。制冷劑經(jīng)過(guò)壓縮機壓縮之后，進(jìn)入機組的冷凝器，由井水帶走熱量，并回灌入地下。

冬季采暖

冬季機組制熱時(shí)，井水進(jìn)入EKSC水地源機組的蒸發(fā)器中，作為放熱源。通過(guò)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，吸收井水中的熱量，井水回灌于地下。制冷劑經(jīng)過(guò)壓縮機壓縮之后，成為高溫高壓的過(guò)熱氣體，進(jìn)入冷凝器，加熱循環(huán)水，獲得45℃到55℃的熱水。

系統特點(diǎn)

土壤源熱泵特點(diǎn)：

（一）優(yōu)點(diǎn)：

1、高效：

地下土壤溫度一年四季基本恒定在16℃左右，略高于該地區平均溫度1到2度，使得熱泵無(wú)論在制冷或制熱工況中均處于高效率點(diǎn)。

2、節能、省費用：

冬季運行時(shí)，COP約為4.2，即投入1KW電能，可得到4KW的熱能，夏季運行時(shí)，COP可達5.3，投入1KW電能，可得到5KW的冷量，能源利用效率為電采暖方式的3-4倍；并且熱交換器不需要除霜，減少了結霜和除霜的用電能耗。地源熱泵空調系統的高效節能特點(diǎn)，決定了它的低運行費用。同比傳統中央空調節能50%-75%以上，讓您永無(wú)能源漲價(jià)危機與隱憂(yōu)。

3、零維護費用：

地埋管部分一旦運行使用，基本不需要任何維修費用的投入。既減少了人力資源，又節約了大量的資金。

4、綠色環(huán)保：

地熱資源垂手可得，地源熱泵系統通過(guò)密閉水循環(huán)與土壤進(jìn)行能源交換，不破壞地層結構，不利用地下水資源、低噪音，又不排放廢氣和廢棄物，對空氣不造成熱污染，具備零污染的良好環(huán)保品質(zhì)。（供熱時(shí)沒(méi)有燃燒過(guò)程，避免了排煙污染，供冷時(shí)省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染。）

5、節約用水：

地源熱泵的水系統采用全封閉循環(huán)，借助于地下土壤源的溫度場(chǎng)取冷或散熱。因此不蒸發(fā)、不補水、循環(huán)往復，是節水型的中央空調。

6、健康舒適：

地源熱泵系統，不用冷卻塔，從根本上杜絕了軍團菌的滋生，保障了人們的身心健康。

7、安全實(shí)用：

地源熱泵系統無(wú)易燃易爆隱患，系統自動(dòng)化程度高，能實(shí)現溫度、壓力、流量、關(guān)鍵部位的多參數自動(dòng)調節，且安裝性能良好。

8、性能可靠：

主機及系統匹配科學(xué)、合理，并選用世界名牌產(chǎn)品，高強度、高密度的聚氯乙烯管材均為進(jìn)口原料生產(chǎn)，地耦運用新型的PE管，安全無(wú)毒，無(wú)腐蝕，柔韌性好、斷裂伸長(cháng)率高，采用熱熔和電熔系統密封性能好、不泄漏，提供了安全運行的可靠性。

9、壽命長(cháng)：

地埋管采用北歐化工原料，加工工藝及設備有很高的技術(shù)要求，其壽命為50-70年，主機壽命為20-25年，基本上屬于一次性投資終身受益型項目。

10、一機多用：

地源熱泵系統可供暖，制冷，還可供生活熱水，一機多用，一套系統可以替換原來(lái)的鍋爐加空調的兩套裝置或系統。

11、可再生：

土壤有較好的蓄熱性能，冬季通過(guò)熱泵將大地淺層的低位熱能提高對建筑供暖，同時(shí)蓄存冷量，以備夏用；夏季通過(guò)熱泵將建筑物內的熱量轉移到地下對建筑進(jìn)行降溫，同時(shí)蓄存熱量，以備冬用，保證大地熱量的平衡。

12、靈活控制、便于運行管理：

自動(dòng)化程度高，無(wú)需專(zhuān)業(yè)人員值守、操控，根據需要靈活控制，開(kāi)關(guān)由己，冷暖自知，可以實(shí)現機組獨立計費，分戶(hù)分房間控制，方便業(yè)主對整個(gè)系統的管理。

13、整體美觀(guān)、節省占地面積：

省去了冷卻塔、鍋爐及與之配套的煤棚和渣場(chǎng)，節省了土地資源，產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益，并改善了建筑物的外部形象。地耦管占用的地表回填后仍可作其它用地。

14、免年檢審批：

機組不屬壓力容器，不需消防審批及鍋爐年檢。

15、地埋管系統設計專(zhuān)業(yè)、科學(xué)、合理、可靠。

（二）缺點(diǎn)：

埋管所需的空地面積較大。如末端為風(fēng)機盤(pán)管，埋管所需的空地面積為建筑面積的1/3；如末端為地板輻射采暖，埋管所需的空地面積為建筑面積的1/5

水源熱泵的特點(diǎn)

（一）優(yōu)點(diǎn)：

水源熱泵機組以水為載體，冬季采集來(lái)自湖水、河水、地下水及地熱尾水，甚至工業(yè)廢水、污水的低品位熱能，借助熱泵系統，通過(guò)消耗部分電能，將所取得的能量供給室內取暖；在夏季把室內的熱量取出，釋放到水中，以達到夏季空調的目的。該機組具有設計標準、選擇優(yōu)良、操作簡(jiǎn)便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。由于水源熱泵技術(shù)利用地表水作為空調機組的制冷制熱的源，所以其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、環(huán)保效益顯著(zhù)

水源熱泵是利用了地表水作為冷熱源，進(jìn)行能量轉換的供暖空調系統。供熱時(shí)省去了燃煤、燃氣、燃油等鍋爐房系統，，沒(méi)有燃燒過(guò)程，避免了排煙污染；供冷時(shí)省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，使環(huán)境更加優(yōu)美。

2、高效節能

水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12-22℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體為18-35℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機組效率提高。據美國環(huán)保署EPA估計，設計安裝良好的水源熱泵，平均來(lái)說(shuō)可以節約用戶(hù)30～40%的供熱制冷空調的運行費用。

3、運行穩定可靠

水體的溫度一年四季相對穩定，其波動(dòng)的范圍遠遠小于空氣的變動(dòng)。是很好的熱泵熱源和空調冷源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經(jīng)濟性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問(wèn)題。

4、一機多用，應用范圍廣

水源熱泵系統可供暖、空調，一機多用，一套系統可以替換原來(lái)的鍋爐加空調的兩套裝置或系統。

5、自動(dòng)運行

水源熱泵機組由于工況穩定，所以可以設計簡(jiǎn)單的系統，部件較少，機組運行簡(jiǎn)單可靠，維護費用低；自動(dòng)控制程度高，使用壽命長(cháng)。

（二）缺點(diǎn)：

1、維護費用高，地下水位易受水流量的大小而變化，從而影響建筑物的制冷供暖效果。

2、用水量大，長(cháng)時(shí)間運行后，易造成地層結構的破壞而造成塌方

發(fā)展歷程

1912年，水地源熱泵技術(shù)在瑞典誕生，并取得發(fā)明專(zhuān)利。

20世紀50年代，歐美發(fā)達國家開(kāi)始研究水地源熱泵技術(shù)。

20世紀70年代，因石油危機和環(huán)境日益惡化，使水地源熱泵技術(shù)的研究取得迅速發(fā)展。