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文獻(xiàn)綜述
題 目 分體式水源熱泵空調(diào)
分析及應(yīng)用
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
學(xué) 號(hào)
院 （系）
指導(dǎo)教師(職稱)
完成時(shí)間
分體式水源熱泵空調(diào)機(jī)分析及應(yīng)用
摘要：能源和環(huán)境是當(dāng)今世界的兩大社會(huì)問(wèn)題，能源的重要性尤為突出。在當(dāng)今社會(huì)，如何利用好清潔環(huán)保的可再生能源顯得尤為重要。水源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源(包括地下水)既可供熱又可制冷的有效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。它通過(guò)輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移，具有一定的優(yōu)越性。而分體式空調(diào)器就是把空調(diào)器分成室內(nèi)機(jī)組和室外機(jī)組兩部分，把噪聲比較大的壓縮機(jī)、軸流風(fēng)扇等，安放在室外機(jī)中；把電氣控制電路部件和室內(nèi)換熱器等室內(nèi)不可缺少的部分安裝在室內(nèi)機(jī)組中，這在我們生活中十分常見(jiàn)。本文將主要從分體式水源熱泵空調(diào)的優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用與發(fā)展，重要性，所面臨的問(wèn)題等方面加以分析。
0引言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，我國(guó)能源消耗也在不斷增加，進(jìn)入二十一世紀(jì)之后我國(guó)的建筑能耗已占社會(huì)總能耗的近三分之一。如何合理地利用不同形式的能源，特別是可再生能源，以滿足日益增長(zhǎng)的建筑耗能需求，成為擺在我們面前亟待解決的問(wèn)題。水源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，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(jié)能空調(diào)系統(tǒng)[1]。這符合當(dāng)今社會(huì)節(jié)能環(huán)保的要求，提高能源利用率，最大限度的利用有限的能源創(chuàng)造更大的價(jià)值是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。把握好分體式水源熱泵空調(diào)機(jī)組的優(yōu)缺點(diǎn)及發(fā)展前景也是尤為重要的。
1分體式空調(diào)實(shí)用性的探討
1.1分體式空調(diào)的簡(jiǎn)單定義
分體式空調(diào)：即“一拖一”，由一臺(tái)室外機(jī)加一臺(tái)室內(nèi)機(jī)組成，室外機(jī)一般置于設(shè)備陽(yáng)臺(tái)上[2]。分體式空調(diào)室內(nèi)機(jī)有壁掛式、立柜式、吊頂式、嵌入式、落地式[3]。家庭用分體式空調(diào)較多。
1.2分體式空調(diào)的優(yōu)缺點(diǎn)
(1)分體式空調(diào)運(yùn)行管理靈活方便。集中式中央空調(diào)只要有1個(gè)末端在用，空調(diào)主機(jī)必須開(kāi)啟。而分體空調(diào)如果只想開(kāi)一個(gè)房間的話，只要開(kāi)啟相應(yīng)房間的空調(diào)設(shè)備，其運(yùn)行電費(fèi)就小于集中式中央空調(diào)。
(2)分體式空調(diào)由于主機(jī)是通過(guò)不斷的開(kāi)啟與關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)溫的，故空調(diào)效果較差。
(3)分體式空調(diào)只能夏季供冷，而冬季供暖則須另外設(shè)置供暖系統(tǒng)。
(4)分體式空調(diào)不能確保每個(gè)房間均能裝上空調(diào)機(jī)，因分體式空調(diào)機(jī)的室內(nèi)機(jī)與室外機(jī)的連管一般為長(zhǎng)為3米，最長(zhǎng)為5米，有些房間由于條件所限，室內(nèi)外機(jī)安裝距離難以確保。
(5)分體式空調(diào)無(wú)法送入新風(fēng)，故難以確?？照{(diào)房間空氣的新鮮度。而如果通過(guò)開(kāi)門(mén)、窗通風(fēng)換氣，則冷量就會(huì)大量損失，這不僅影響房間溫度，而且浪費(fèi)了能源。
(6)分體式空調(diào)的凝結(jié)水不易處理好[4]。
1.3分體式空調(diào)的國(guó)際市場(chǎng)
在這里我們主要以印度市場(chǎng)近十年的市場(chǎng)變化為例：五年前，窗式空調(diào)占印度空調(diào)市場(chǎng)70％的份額，分體式空調(diào)占30％，而目前情況卻發(fā)生了逆轉(zhuǎn)。外觀時(shí)尚、噪聲低且性能更高的分體式空調(diào)越來(lái)越受到印度消費(fèi)者的認(rèn)可。從全球家用空調(diào)的使用情況來(lái)看，美國(guó)和日本的使用率90％，中國(guó)城區(qū)為80％，泰國(guó)70％，而印度只有3％[5]。但印度有2億人口,目前，印度正轉(zhuǎn)型成為世界上最有潛力的空調(diào)市場(chǎng)之一，持續(xù)吸引著越來(lái)越多的外國(guó)空調(diào)制造商。日本的大金、Panasonic、三菱電子、東芝開(kāi)利、中國(guó)的格力、美的，美國(guó)的開(kāi)利特靈，歐洲的丹佛斯和Clim aveneta等品牌均有突出表現(xiàn)。
因此我們可以看出，雖然分體式空調(diào)與中央空調(diào)相比有有著噪音大，易出故障，難以送入新風(fēng)，凝結(jié)水不好處理等缺點(diǎn)，但卻仍擁有著很高的市場(chǎng)占有率，其發(fā)展前景在一些地區(qū)和國(guó)家尤為良好。
2水源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展分析
2.1水源熱泵的特點(diǎn)及分類
熱泵系統(tǒng)以花費(fèi)一部分高質(zhì)能為代價(jià)[6]。從自然環(huán)境中獲取能量．井連同所花費(fèi)的高質(zhì)能一起向用戶供熱，從而有效地利用了低水平的熱能，是一種高教、節(jié)能、節(jié)資、冷暖兩用、運(yùn)行靈活且無(wú)污染的新型空調(diào)系統(tǒng)[7]。
據(jù)科學(xué)的分類．將地?zé)崮苜Y源按溫度范圍不同分為三類，其中地源熱泵應(yīng)用類包括了水源熱泵的兩種方式：地下水源和地表水源熱泵[8]。
水源熱泵技術(shù)通過(guò)消耗部分電能，采集來(lái)自湖水、河水、地下水及地?zé)嵛菜?，甚至工業(yè)廢水、污水的低品位熱能作為空調(diào)機(jī)組的冷、熱源，具有以下很多優(yōu)點(diǎn)：高效節(jié)能、保效益顯著、行穩(wěn)定可靠、機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣[9]
2.2水源熱泵系統(tǒng)的工程應(yīng)用實(shí)例
2.2.1城市污水源利用介紹
我國(guó)早在80年代末就開(kāi)始關(guān)注國(guó)外污水源熱泵技術(shù)的研究與應(yīng)用進(jìn)展。首例城市污水源熱泵系統(tǒng)到2000年才在北京高碑店污水處理廠成功示范。此后，北京、秦皇島、石家莊等地相繼建成污水源熱泵系統(tǒng)，但上述程均采用污水廠二級(jí)污水(水質(zhì)好、污雜物含量低)為低位熱源，沒(méi)有解決污水取水過(guò)程中的污雜物堵塞問(wèn)題[10]。真正對(duì)我國(guó)城市污水源熱泵空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展起到重大推動(dòng)作用的研究，是哈爾濱工業(yè)大學(xué)完成的城市原生污水熱能資源化工藝與技術(shù)，該技術(shù)于2003年9月份開(kāi)始應(yīng)用于哈爾濱望江賓館[11]。2007年，在山東諸城華元大廈開(kāi)發(fā)應(yīng)用的太陽(yáng)能輔助污水源熱泵供熱空調(diào)技術(shù)與節(jié)能建筑一體有機(jī)結(jié)合，更是對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)、污水源熱泵空調(diào)技術(shù)和建筑節(jié)能技術(shù)綜合應(yīng)用的成功探索。
2.2.2水源熱泵在水廠中的應(yīng)用
該自來(lái)水廠廠區(qū)有大量的水資源，原水取自大型水庫(kù)，夏季設(shè)計(jì)水溫取18度（這是可能達(dá)到的最高溫度）,冬季極端水溫約為5度（當(dāng)發(fā)生冰凍時(shí)）。廠區(qū)辦公綜合樓建筑面積1500平方米，夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷約為135千瓦，冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷105千瓦，選用1臺(tái)135千瓦的水源熱泵機(jī)組，既能保證機(jī)組高效運(yùn)行，又能滿足辦公綜合樓冷熱需求。其中，夏季冷凍水供回水溫度為7/12度，冬季供熱水溫度為45/40度，水系統(tǒng)采用雙管同程式系統(tǒng)[12]。
2.3水源熱泵系統(tǒng)在節(jié)能環(huán)保中的運(yùn)用
水源熱泵使用的是電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時(shí)，消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放[13-17]。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小。設(shè)計(jì)良好的水源熱泵機(jī)組的電力消耗，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少30%以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70%以上[18]。
源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。其中已有的應(yīng)用實(shí)例為重慶建筑節(jié)能工程，長(zhǎng)沙市酒店等[19-21]。當(dāng)然不同地區(qū)有不同的需求，水源的基本條件也有不同，但是總體來(lái)說(shuō)，水源熱泵的運(yùn)行效率較高、費(fèi)用較低，還是擁有很好的發(fā)展前景。
2.4水源熱泵系統(tǒng)所存在的問(wèn)題
通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料及自己的理解，目前水源熱泵系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組主要存在著以下幾個(gè)方面的不足：
(1) 受可利用的水源溫度，水量，清潔度等條件的限制。
(2) 有著水層地理結(jié)構(gòu)復(fù)雜而帶來(lái)的水源的探測(cè)開(kāi)采技術(shù)和費(fèi)用的制約。
(3) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)或控制不當(dāng)會(huì)降低系統(tǒng)節(jié)能效果或增加初投資。
(4) 在水源熱泵機(jī)組的推廣方面存在著地域的差異與不平衡性[22-27]。
與其他熱源相比，水源熱泵系統(tǒng)中防堵塞、防腐蝕、防污染等技術(shù)問(wèn)題才是真正影響系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵，由于原生污水中含有大量的(塑料袋、樹(shù)葉等)雜物的存在，很容易造成設(shè)備與管路的堵塞與污染，利用傳統(tǒng)的過(guò)濾手段與機(jī)械格柵盡管能夠處理這些雜物，但涉及到占地，清理、雜物運(yùn)輸及周邊的環(huán)境污染問(wèn)題，造成實(shí)際無(wú)法操作[28]。并且其處理成本也要遠(yuǎn)高于熱泵從水中取熱與取冷的價(jià)值，這無(wú)疑給城市原生污水源熱泵系統(tǒng)在規(guī)模的運(yùn)用上加大了困難。
并且由于地下水質(zhì)的不穩(wěn)定，比如含沙量過(guò)高，或沙質(zhì)過(guò)細(xì)，對(duì)機(jī)組組有極大的破壞作用，甚至出現(xiàn)安裝后無(wú)法正使用而更換主機(jī)[29]。水源熱泵還要用螺桿壓縮機(jī)電制冷，用電量本來(lái)就是理論上相對(duì)較低，但廠家從來(lái)不說(shuō)水源熱泵還須要把地下水抽到地表，使用高達(dá)80-120米的揚(yáng)程泵耗電量從來(lái)不在其宣傳中，其節(jié)能性根本體現(xiàn)不出來(lái)，甚至用電量更大[30]。使用地區(qū)的地下水位過(guò)低，其用電量會(huì)更大。深水泵常年泡在井下,生銹損壞是家常便飯,一旦損壞,就須要架起井架,把管道一節(jié)節(jié)抽出,再抽出泵,一次損壞就須要十多天的維修，地下水位過(guò)高的地區(qū)(距大型湖泊河流近)其地下水回灌是個(gè)更大的問(wèn)題。
3總結(jié)
能源與能源的可持續(xù)發(fā)展相關(guān)的領(lǐng)域已成為多個(gè)國(guó)家的研究熱點(diǎn)，而分體式水源熱泵空調(diào)機(jī)組是利用了地球水體所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，其中可利用的水體包括地下水，河流，地表湖泊等均屬于清潔的可再生能源。而分體式的空調(diào)應(yīng)用范圍廣，有著不可替代的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然任何事物都不可能盡善盡美，但我們要正視其中的優(yōu)缺點(diǎn)，以辨證的思維看待事物的相對(duì)性，既不盲目跟風(fēng)也不絕對(duì)否定。
由于水源熱泵技術(shù)利用地表水作為制冷制熱源，所以其具有以下優(yōu)點(diǎn):屬可再生能源利用技術(shù)；高效節(jié)能、運(yùn)行穩(wěn)定；環(huán)境效益顯著；一機(jī)多用、應(yīng)用范圍廣。水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，而且作為一種節(jié)能手段，在我國(guó)有廣闊的應(yīng)用前景。但要因地制宜，只有在合適的場(chǎng)合、合適的條件下應(yīng)用才會(huì)有良好的經(jīng)濟(jì)效益和可觀的節(jié)能效果。在熱泵技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用上，務(wù)必要考慮降低成本，在初級(jí)能源緊張的情況下，通過(guò)熱泵的批量生產(chǎn)和技術(shù)改進(jìn)，設(shè)法降低投資費(fèi)用，熱泵技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)越性才會(huì)越來(lái)越突出。我國(guó)有著豐富的低溫環(huán)境資源(地下熱水等)，而且我國(guó)的氣候條件是冬寒夏炎，需要較多的供熱和空調(diào)裝置，使水源熱泵技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。加速研究、大力發(fā)展水源熱泵節(jié)能技術(shù)，必將促進(jìn)自然資源的合理利用
目前針對(duì)分體式水源熱泵空調(diào)的發(fā)展還有待完善，如何處理好水源熱泵系統(tǒng)中的回灌技術(shù)、提高分體式空調(diào)房間內(nèi)空氣的新鮮度，凝結(jié)水的處理、針對(duì)不同地區(qū)國(guó)家的需求調(diào)整能源結(jié)構(gòu)都是我們未來(lái)要考慮的問(wèn)題。
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