水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)

1、 定義： 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)是指小型的水/空氣熱 泵機組的一種應(yīng)用方式，即用水環(huán)路將小 型的水/空氣熱泵機組（水源熱泵機組）并 聯(lián)在一起，構(gòu)成一個以回收建筑物內(nèi)部余 熱為主要特征的熱泵供暖、供冷的空調(diào)系 統(tǒng)。 水環(huán)熱泵系統(tǒng)的出現(xiàn)、存在、發(fā)展，其生 命力在于具有熱回收功能，其最主要、最 本質(zhì)的優(yōu)點是可以利用制冷空調(diào)房間排放 的冷凝熱來加熱供熱空調(diào)房間，從而提高 了建筑物內(nèi)部的能源利用系數(shù)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 水環(huán)熱泵系統(tǒng)早在1955年就在美國申請 了專利，并于20世紀60年代在美國加尼 利福亞州出現(xiàn)，故也被稱為“加利福尼 亞系統(tǒng)”；該系統(tǒng)在20世紀70年代進入 日本，并有很多工程實例的

2、應(yīng)用；80年 代以來進入我國，早期在深圳、上海、 北京等城市有一些工程實例。 1990年，美國的Zaidi,J.H.和 Howell,R.H.兩位學(xué)者就水環(huán)熱泵空調(diào) 系統(tǒng)（WLHP）、變風(fēng)量空調(diào)（VAV）、 定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)（SZR）和風(fēng)機盤管空 調(diào)系統(tǒng)（FCU）四種空調(diào)系統(tǒng)在美國5 個不同城市、不同類型建筑應(yīng)用時的節(jié) 能性進行了模擬研究，并得出了如下結(jié) 論： （1）總的來說，水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的全年能 耗最低，與其它幾種空調(diào)系統(tǒng)相比，全年運行 節(jié)電率在28%以上，最高可達76%； （2）在溫暖氣候條件下，水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng) 與其它形式的空調(diào)系統(tǒng)相比，節(jié)能率更高； （3）對于大型的建筑物，內(nèi)區(qū)負荷與

3、外區(qū)負 荷比值越大，使用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能率 越高； （4）當圍護結(jié)構(gòu)得熱引起的冷負荷越小，內(nèi) 熱源越大時，使用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能率 越高。 McQuay和TRANE等美國公司也對水 環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的性能進行了研究，并 分別編寫了水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計手 冊，給水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在實際工程 中的應(yīng)用提供了參考。 國內(nèi)對水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的研究 相對來說起步比較晚，但也取得 了一定的成果 哈爾濱工業(yè)大學(xué)的馬最良教授等通過對水環(huán)熱 泵空調(diào)系統(tǒng)的靜態(tài)分析和動態(tài)模擬，并綜合分 析了建筑所處地理位置、建筑類型、加熱器型 式等對水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果的影響，得 出了水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)適合使用的條件。 同

4、濟大學(xué)的于航教授對水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計 和應(yīng)用中的問題進行了探討，并給出了設(shè)計方 法和工程實例。 重慶大學(xué)的劉憲英教授通過對水環(huán)熱泵空調(diào)機 組的實測，對水環(huán)熱泵機組的安裝位置、噪音 和水系統(tǒng)型式等問題進行了分析 。 天津大學(xué)的李新國學(xué)者分析了水環(huán)熱泵空調(diào)系 統(tǒng)的熱學(xué)特性及其節(jié)能效果，提出了優(yōu)化方法。 中國建筑科學(xué)研究院空調(diào)研究所的汪訓(xùn)昌教授 從工程設(shè)計角度，對水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的熱回 收特性及其使用場合作了全面闡述，并對設(shè)計 中常遇到的一些問題進行了討論。 （1-水/空氣熱泵機組；2-閉式冷卻塔；3-加熱設(shè)備；4-蓄熱容器；5-水 環(huán)路的循環(huán)水泵；6-水處理裝置；7-補給水箱；8-補給水泵；9-

5、定壓裝置； 10-新風(fēng)機組；11-排風(fēng)機組；12-熱回收裝置） 美國幾種空調(diào)系統(tǒng)的相對造價 可再生能源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng) 眾所周知，只有建筑內(nèi)有大量余熱時，通過水環(huán)熱泵空調(diào) 系統(tǒng)將建筑物內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到需要熱量的區(qū)域，才能收到 良好的節(jié)能效果，目前，我國各類建筑物內(nèi)部負荷不大， 建筑物的內(nèi)區(qū)面積小，而且常規(guī)空調(diào)熱源又常用燃煤鍋爐。 由于這兩種情況，制約了傳統(tǒng)的水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在我國 的應(yīng)用。解決這個問題的途徑，就是由建筑物外部引進可 再生能源，以補充冬季建筑物內(nèi)的不足余熱量。 幾種形式： 太陽能水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng) 土壤源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng) 井水源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng) 雙級耦合水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng) 太陽能水環(huán)熱

6、泵空調(diào)系統(tǒng) 7 64 3 2 1 5 閉式太陽能水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)原理 （1-小型水/空氣熱泵機組；2-閉式冷卻塔；3-太陽能集熱器；4-太 陽能加熱器；5-太陽能熱水循環(huán)泵；6-輔助加熱器；7-水環(huán)路循環(huán) 水泵） 土壤源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng) 7 6 5 3 4 2 1 T 土壤源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)圖示 （1-小型水/空氣熱泵機組；2-環(huán)路的循環(huán)水泵；3-定壓裝置；4-補水系統(tǒng)； 5-蓄水罐；6-地下埋管環(huán)路循環(huán)泵；7-地下埋管換熱器） 井水源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)井水源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng) 76 5 43 2 1 井水源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)閉式圖示 （1-小型水/空氣熱泵機組；2-水環(huán)路循環(huán)水泵；3-定壓裝置；4

7、-補 水系統(tǒng)；5-板式換熱器；6-抽水井群；7-回灌井群） 雙級耦合水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)雙級耦合水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng) 9 8 5 7 6 4 3 2 1 雙極耦合水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)圖示 （1-小型水/空氣熱泵機組；2-補給水泵；3-定壓裝置；4-補水系統(tǒng)；5- 電動三通調(diào)節(jié)閥；6-蓄熱水箱；7-空氣/水熱泵機組；8-冷卻塔；9板式 換熱器） 集成創(chuàng)新水環(huán)多聯(lián)機熱泵系統(tǒng)集成創(chuàng)新水環(huán)多聯(lián)機熱泵系統(tǒng) v 因為在大型建筑、高層建筑應(yīng)用多聯(lián)機系統(tǒng)時，會 因制冷劑管路配管過長，高差太大，變制冷劑流量 等因素而限制其使用，為保持多聯(lián)機系統(tǒng)優(yōu)點的前 提下解決掉上述問題，通過系統(tǒng)的集成創(chuàng)新，提出 供大型建筑、高層建筑應(yīng)用

8、的新型多聯(lián)機系統(tǒng)形式。 v系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 v水環(huán)多聯(lián)機熱泵空調(diào)系統(tǒng)中采用小型水冷變頻變?nèi)?熱泵式多聯(lián)機（水/空氣熱泵中的一種）替代傳統(tǒng)水 環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的室內(nèi)小型水/空氣熱泵機組。其 它設(shè)備同傳統(tǒng)水環(huán)熱泵。 5 4 3 2 1 水環(huán)多聯(lián)機熱泵空調(diào)系統(tǒng)圖示 內(nèi)區(qū)外區(qū) （1-水環(huán)多聯(lián)機主機；2-室內(nèi)機；3-水環(huán)路循環(huán)水泵；4-空氣/水熱泵；5-冷 卻塔） 水環(huán)多聯(lián)機系統(tǒng)的特點：水環(huán)多聯(lián)機系統(tǒng)的特點： v水環(huán)路的引入使水冷熱泵多聯(lián)機的制冷劑管路由龐大而復(fù) 雜變得簡單而短小。 v建筑物內(nèi)多套多聯(lián)機系統(tǒng)規(guī)模變小，從而解決了傳統(tǒng)多聯(lián) 機系統(tǒng)制冷劑管路的配管過長，高差太大，回油困難等問 題。 v為大型公共建筑、高層建筑空調(diào)工程設(shè)計、系統(tǒng)布置等帶 來方便。 v水環(huán)路可使用大量的鋼管或塑料管，從而節(jié)省傳統(tǒng)多聯(lián)機 系統(tǒng)中的部分制冷劑銅管管路。 v由于水冷熱泵式多聯(lián)機并