水源热泵应用现状及技术分析

王生软

（黄冈职业技术学院机电学院能源系，湖北黄冈　438002）

水源热泵应用现状及技术分析

王生软

（黄冈职业技术学院机电学院能源系，湖北黄冈438002）

水源热泵具有高效、环保、节能，经济效益显著，初投资少、用途多、运行可靠等优点。基于此，介绍水源热泵的国内外应用现状、工作特点、应用前景，分析制约水源热泵应用的因素，为水源热泵的应用奠定基础。

水源热泵；应用现状；工作特点；应用前景

水源热泵根据逆卡诺循环原理，采用电能驱动，通过制冷剂把地下水、湖水、江水、城市污水、海水和工业废水等低品位热能予以吸收，提升为可用的高品位热能对水进行加热的设备，从而达到节约部分高位能的目的。其包括地下水水源热泵、地热水水源热泵和其他类型的水源热泵［1-3］。

1　水源热泵应用现状

1.1国外水源热泵应用现状

1948年，世界上第一台水源热泵系统在俄勒冈州运行，掀起了20世纪四五十年代欧洲和美国水源热泵研究的高潮，随后华盛顿成为美国安装水源热泵的领头羊［4］。在之后的5～15a内，这些直接式水源热泵因系统的严重腐蚀而被淘汰［5］，因此水源热泵应用陷入了低谷。直到世界石油危机的出现、能源的紧张，水源热泵作为一种节能环保的系统重新进入了人们的视线，板式换热器在水源热泵中的应用使得机组的性价比提高［6］，而且它的使用使得换热温差减小，适合低温低热的应用［5］。

据美国能源信息部的调查表明：美国水源热泵的应用呈逐年直线上升趋势［7，8］，目前美国水源热泵在公共建筑应用的较多［9］。

在欧洲的中部和北部，水源热泵主要用于采暖。德国计划到1990年生产热泵350万台，其中水源热泵占14%，制热量为400～600kW。瑞典在20世纪90年代，地源热泵累计安装23万套，仅开放式循环系统就有18万套。

截至2008年底，法国和美国水源热泵市场增长率近50%。在瑞典，虽有900万人，但是2002年热泵达到了3.9万套。在挪威，2002年也达到了1.5万套。

1.2国内水源热泵应用现状

天津大学在我国较早地对热泵进行了研究，吕灿仁教授在1965年研制出国内第一台水冷式热泵机组。

而真正意义上水源热泵的研究在20世纪90年代初开始，后来也有国内水源热泵的制造厂商，如山东海阳富尔达、清华同方人工环境设备公司、山东荏原等。水源热泵到了90年代末开始转入实际应用阶段，从1997年开始，我国出现了大规模的水源热泵采暖工程项目，到1999年底，全国大约有100套水源热泵系统。

1997年11月，我国科技部和美国能源部签署了中美能源效率及可再生能源协议书，里面包括了地源热泵开发。两国又在1998年10月在北京、杭州和广州各选一家单位与美国推荐的生厂商建立地源热泵示范工程，其中两个分别为地下水源热泵和复合地下水源热泵。

2　水源热泵的工作特点

2.1属于可再生能源利用技术

利用了地球地下水所储藏的太阳能资源作为冷热源，地表的土壤和水体自然地进行能量的吸收和发散，这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。

2.2高效、环保、节能

水源热泵机组利用地下8～18℃的水作为冷热源，省去了燃煤、燃气、燃油带来的污染；省去了锅炉房和冷却塔，节约占地，同时也避免了冷却塔的噪声和霉菌污染，符合环保要求。

2.3环境效益显著

水源热泵机组的运行对所在区域环境无任何影响。没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

2.4初投资少

仅为其他中央空调的1/2～2/3，省去了锅炉房和冷却塔费用，但增加了打井费用。

2.5用途多，应用广泛

机组可以供冷、供热，提供生活热水，取代了传统的锅炉和制冷装置，而且机组可以灵活安置在任何地方，节约空间。

2.6运行可靠

机组工作稳定，系统运动部件少，维护费用少。随着自动化技术的发展，控制程度越来越高，1台机组有15a以上的使用期。

3　应用前景

能源是现代社会生活的物质基础。据资料显示［1］，能源已成为制约我国经济发展的重要因素。近年来，国家提出了节能减排的号召，热泵空调能源消耗占我国能源消耗的一大部分，怎样减少空调的能源消耗已成为该领域的重要课题，而水源热泵空调和其他空调相比有许多优点，随着科技的发展，水源热泵技术将更加成熟。随着经济的增长，水源热泵初投资对其影响也将减小，因此，依靠其显著的节能环保特性及初投资经济性的优势，水源热泵将具有相当大的市场潜力。

4　存在问题

4.1水源的使用政策

我国目前为了保护有限的水资源，制订了《中华人民共和国水法》，各个城市也纷纷制订了自己的《城市用水管理条例》。这些政策均强调用水审批、用水收费。而审批的标准中对类似水源热泵技术的要求没有规定，所以水源热泵很容易被用水指标所限制。

4.2水源勘测技术

我国水源热泵技术起步晚，水源勘测技术落后，影响到该技术的使用，若要利用该技术，则必须在使用前期对水源进行勘察，选择适合的回灌方式。

4.3缺乏整体结构设计

作为节能系统的水源热泵，要全方面衡量，系统匹配非常重要，若设备选型不合理或者运行过程中操作不当，系统的节能效果将大大降低。所以，整个系统需要各个专业人员进行合作，从国家政策、设备的设计制造、后期的运行管理来对系统进行整体考虑。

5　结语

目前国内水源热泵机组的设计、安装、运行、维护还不够成熟，作为一门新技术，水源热泵以耗能少、利用可再生能源、不污染环境、符合可持续化发展的要求等诸多优势正受到社会各界的广泛关注。在不远的将来，随着国富民强，经济实力的提高，节水、高能效比的水源热泵机组将具有很好的市场应用前景。

［1］张嘉辉，马一太，苏维诚，等.一种热泵节能的新设备——浅水池热源热泵［J］.制冷技术，1999（1）：21-25.

［2］马最良，杨辉.太阳能开式环路水源热泵空调系统［J］.应用能源技术，1997（3）：41-44.

［3］李先瑞，刘笑.水源热泵与未利用能［A］//全国暖通空调制冷2000年学术年会，2000：122-126.

［4］龚宇烈，赵军，李新国，等.地源热泵在美国工程应用及其发展［A］.2001年全国热泵和空调技术交流会议论文集［C］.北京：中国建筑工业出版社，2001：249-253.

［5］EC Knipe，KD affray.Corrosion in low temperature geo⁃thermal application［J］.ASHRAE Transaction，1985（2B-1）：91.

［6］PJ Hughes.Survey of water-source heat pump system con⁃figurations in current practice［J］.ASHRAE Transactions，1990（1）：1021-1028.

［7］Peter Holihan.Analysis of geothermal heat pump survey data［J］.Energy Information Administration/Renewable Energy：Is⁃sues and Trends，1998：59-66.

［8］John WLund.International course on geothermal heat pumps.Chapter 2.4-Design of closed-loop geothermal heat ex⁃changers in the U.S.［M］.International summer school on direct im⁃plication geothermal energy，2002：134-146.

［9］Carl D.Orio A new England school&climate master geo⁃thermal heat pumps［C］//Hastings School Westborough MA，First Successful 100%Geothermal School in New England，1997：1-16.

Application Status and Technical Analysis of Water-source Heat Pump

Wang Shengruan
（Energy Department of Mechanical and Electrical School，Huanggang Polytechnic College，Huanggang Hubei 438002）

Water source heat pump has the advantages of high efficiency，environmental protection，energy saving，ob⁃vious economic benefit，less investment，more use，reliable operation and so on.Based on this，this paper introduced the domestic and foreign application status，work characteristics and application prospect of water source heat pump，analyzed the factors that restrict the application of water source heat pump，to lay a foundation for the application of water source heat pump.

water-source heat pump system；application status；job characteristics；application prospect

TU831

A

1003-5168（2016）08-0057-02

2016-07-13

王生软（1981-），男，硕士，研究方向：制冷与低温设备。