隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高,公共建筑和住宅的供熱和制冷已成為普遍的要求。我國的能源結(jié)構(gòu)主要依靠礦物燃料,特別是煤炭,而大量燃燒礦物燃料所產(chǎn)生的環(huán)境影響,已日益成為政府關(guān)注的焦點,環(huán)保要求愈來愈高,加上有形能源(如石油、天然氣)的價格日益升高,電價逐步提高等多種元素。除了大型集中供熱的方式以外,急需加快發(fā)展其它的替代供熱方式,而水源熱泵技術(shù)則是有效節(jié)省能源,減少大氣污染和CO2排放的供熱和制冷新技術(shù)。水源熱泵空調(diào)1912年起源于歐洲,已發(fā)展為一種非常先進(jìn)實用的技術(shù),但在我國開發(fā)利用水源熱泵時間還比較短,如何發(fā)展管理,使用水源熱泵是一個嶄新的課題。
一、國家對水源熱泵空調(diào)產(chǎn)業(yè)政策與發(fā)展前景展望
水源熱泵地溫空調(diào)系統(tǒng)以水為主要能源,以電能為鋪助能源,開發(fā)利用水為利用能源。通過水源熱泵機(jī)組變?yōu)榭衫玫母呶荒茉,根?jù)我國2005年11月10日頒布實施的《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》中第八條,明確規(guī)定:國家鼓勵建筑節(jié)能技術(shù)進(jìn)步,鼓勵引進(jìn)國外先進(jìn)的建筑節(jié)能技術(shù),鼓勵發(fā)展太陽能,地?zé)岬瓤稍偕茉磻?yīng)用技術(shù)和設(shè)備,空調(diào)制冷節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品。另外水源熱泵地溫空調(diào)項目亦為國家發(fā)改委發(fā)改能源[2005]2517號《可再生能源產(chǎn)品發(fā)展目錄》中的實施推廣使用的建筑節(jié)能項目,因此水源熱泵項目符合國家有關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。
水源熱泵地溫空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)空調(diào)方式相比節(jié)能30%~60%,并且循環(huán)使用地下水,只在機(jī)組水源循環(huán)系統(tǒng)提取式釋放熱能,而后再把水回灌到地下該系統(tǒng)基本不消耗水量(輸送過程中的損失約失2‰)傳統(tǒng)空調(diào)是以電力為能源而電力又是耗水大戶,所以節(jié)約能源就相當(dāng)于節(jié)約了水資源,符合節(jié)約用水的基本原則。
水源熱泵機(jī)組熱源多樣化,既可采用地下水,又可用江水、河水、湖水、海水、地表水、生活廢水、工業(yè)廢水、油田回注水等低溫?zé)嵩,還可以土壤為熱源(地下環(huán)路式)。
平原區(qū)域多為地下水,單個機(jī)組為一抽兩回灌,水質(zhì)要求以不堵塞、不腐蝕機(jī)組為原則,地下水作為系統(tǒng)循環(huán)用水,使用后的循環(huán)水須回罐至地下的同一含水層,循環(huán)使用后的水通過管道全部進(jìn)入回灌井自然回灌到地下含水層。回灌量與取水量基本相同(輸送過程中的損失按表計量測算百分率),回灌含水層組與抽取含水組相同,在水源熱泵系統(tǒng)循環(huán)使用的水,因提取或釋放了熱能,導(dǎo)致溫度升高或降低,設(shè)計回灌井與抽水井的距離,以基本不影響抽水井的地下水溫度為宜,一般情況下設(shè)計抽水井與回灌井的安全距離應(yīng)不小于40米。
二、水源熱泵空調(diào)機(jī)組的工作原理
(一)水源熱泵空調(diào)機(jī)組主要部件。主要由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置等四部分及其附屬部件組成。
(二)圖表。如下圖所示。
。ㄈ┧礋岜每照{(diào)系統(tǒng)的組成。主要由末端系統(tǒng)、井水系統(tǒng)、主機(jī)系統(tǒng)等組成。(1)末端系統(tǒng)主要由用戶側(cè)水管系統(tǒng)、循環(huán)水泵、水過濾器、水處理儀、各種末端空氣處理設(shè)備、膨脹定壓設(shè)備及相關(guān)閥門配件等組成。(2)井水系統(tǒng)主要由水源取水裝置、取水泵、水處理設(shè)備、輸水管網(wǎng)和相關(guān)閥門配件等組成。(3)主機(jī)系統(tǒng)主要由蒸發(fā)器、冷凝器、膨脹閥、壓縮機(jī)、各種制冷管道和電控系統(tǒng)等組成。
三、水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)各主要設(shè)備的作用
。ㄒ唬┯脩魝(cè)水管系統(tǒng):即室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng),主要由散熱設(shè)備和水管路、閥門等其它附件組成。常見的如:暖氣片、風(fēng)機(jī)盤管、組合式空調(diào)器、新風(fēng)機(jī)組、地埋管等。暖氣片、地埋管僅能冬季供暖,不能制冷;風(fēng)機(jī)盤管、組合式空調(diào)器和新風(fēng)機(jī)組等可冬季供暖,還能夏季制冷。
。ǘ┭h(huán)水泵:循環(huán)水泵的作用就是將機(jī)房內(nèi)達(dá)到供暖/制冷溫度的水不斷地送到室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的散熱設(shè)備內(nèi),達(dá)到空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的水不斷循環(huán)的目的。
。ㄈ撍茫浩渥饔镁褪菍⑺械木腿霗C(jī)房的空調(diào)系統(tǒng)中,然后再將井水送回到回灌井中去。
。ㄋ模┏燮鳎簽榱朔乐顾苈废到y(tǒng)的堵塞和保證水路系統(tǒng)中的設(shè)備和閥件的正常工作,在管路系統(tǒng)中應(yīng)安裝除污器,用以清除水中的雜物。通常除污器應(yīng)安裝在水泵的吸入管和空調(diào)主機(jī)的進(jìn)水管上。除污器有立式直通式、臥式直通式、臥式角通式及y形過濾器等。工程上常用的是y形過濾器,它具有外形尺寸小,安裝清洗方便等特點,濾芯采用不銹鋼制成,把水中的雜質(zhì)收集起來,用人工以不定期方式清除。
。ㄎ澹┳邮剿幚砥鳎浩渥饔檬墙档涂照{(diào)系統(tǒng)的結(jié)垢成度,并抑制藻類的生長,主要用于井水的處理。
。┤詣榆浰鳎翰捎免c離子交換樹脂,將水中的鈣、�V離子置換出去,流出的水就是去掉了鈣、�V離子,硬度極低的軟化水,大大降低了水的結(jié)垢能力。末端空調(diào)系統(tǒng)管路中充注的都是被軟化的水,可有效地延長末端空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)垢能力。
。ㄆ撸┒▔涸O(shè)備:空調(diào)系統(tǒng)因為水的蒸發(fā)、泄漏、檢修等原因可造成系統(tǒng)內(nèi)軟化水的流失,壓力降低,影響空調(diào)系統(tǒng)的運行。定壓設(shè)備就是能夠自動給空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)充軟化水的設(shè)備,可使空調(diào)系統(tǒng)的壓力能夠穩(wěn)定地保持在一定的范圍內(nèi)。定壓的形式多樣,比如高位膨脹水箱和落地膨脹水箱、變頻補(bǔ)水。
。ò耍┸浕洌杭从描F板、玻璃鋼等材料做成的盛水的容器,用來盛放軟化水作為備用,以便能隨時對系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。
(九)集/分水器:分水器起到向各分路分配水流量的作用,集水器起到由各分水分路、環(huán)路匯集水流量的作用。分水器和集水器是為了便于連接各個水環(huán)路的并聯(lián)管道而設(shè)置的,起到均壓作用,以使流量分配均勻。
。ㄊ╇娖髟O(shè)備:使水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)主機(jī)、循環(huán)水泵、潛水泵等電器設(shè)備能夠正常運行,并對電器設(shè)備起到保護(hù)作用。
四、結(jié)論與建議
(一)平原區(qū)域地下水開發(fā)利用中存在的主要問題是:(1)機(jī)井密度大,開采強(qiáng)度高從而造成地下水水位下降,引起地面沉降和地裂縫。(2)淺層地下水污染比較嚴(yán)重,受沉積環(huán)境的影響和地下水超采加劇了區(qū)域地下水資源的緊張局面,因而對水源熱泵空調(diào)機(jī)組有重大影響。如:水位降深大,水泵出水量小,達(dá)不到機(jī)組正常運行量。又如:淺層地下水污染,抽水井或回灌井成井工藝流程不夠。造成第一含水組與第二含水組聯(lián)通,造成地下水污染,由點污染擴(kuò)大到面污染,造成社會影響不言而愈。
。ǘ┎捎贸樗突毓嗑芷诨Q。由于空氣進(jìn)入含水層中形成氣泡阻礙水的運動,以及氧化各生物的作用,長時間回灌量減少。建議水源熱泵空調(diào)用水井、抽水井和回灌井互換使用,保證回灌井能夠保持長期使用。
(三)切實加強(qiáng)開采井和回灌井的衛(wèi)生防護(hù)工作,建立地下水動態(tài)監(jiān)測(地下水水位、水質(zhì)、水溫、水量),以便隨時掌握地下水變化動態(tài),防止污染,指導(dǎo)地下水的合理開發(fā)利用。采取的具體措施:(1)每月實測地下水水位;(2)每年開采前、后提取地下水水質(zhì)分析樣品一件,按地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水質(zhì)化驗分析;(3)在開采井和回灌井進(jìn)、出水口要安裝水表計量裝置,對開采和回灌井、開采量和回灌量要有運行記錄。
參考文獻(xiàn):
[1]富爾達(dá)水源熱泵地溫空調(diào)系統(tǒng)資料
[2]河北省水利技術(shù)試驗中心水源熱泵地溫空調(diào)論證報告