刘孝刚

（渤海船舶职业学院动力工程系，辽宁 葫芦岛125000）

随着建筑业不断发展，人们生活的建筑面积不断提高，户式中央空调也朝着节能、环保、美观的趋势发展，逐步走入千家万户，水源热泵是一种利用制冷原理将热量从低温热源传递给接收热量的高温介质中的一门供暖和制冷技术。如何将两者合理的结合，根据用户的不同层次和需求设计家用中央空调，是工程技术人员设计的重点，也是水源热泵应用于户式中央空调系统中必须考虑的问题。

1 水源热泵与户式中央空调

1.1 水源热泵

水源热泵技术是一种利用地表水或地下水的低温低位热能资源，通过电力驱动，实现低位热能向高位热能的转移，水源热泵可以在冬季和夏季向用户单元提供制冷与供热。在夏季，大多数水源热泵机组向用户提供冷量，热量通过冷凝器冷却后，循环水由冷却塔排至室外，蒸发器中的冷冻水供用户进行制冷，水环路温度一般保持在32℃以下.在冬季，水源热泵供热时，由锅炉等加热设备进行加热，水环路温度一般保持在16℃以上。春秋两季水源热泵运转时，当用户有40%的供冷和60%的供热时，水源热泵系统的冷热源供给将趋于平衡，无需开启加热设备或冷却设备，系统水温可以保持在16℃到32℃之间，为用户节约了大量电能。水源热泵根据所用户的不同选择可分为地下水源热泵、地表水源热泵和水环热泵。

（1）地表水源热泵。地表水源热泵是利用地表水作为热泵机组的热源，当建筑物的附近有江河湖海等丰富的地表水源时，可通过水泵等输送设备将水体的热量传递给水源热泵机组，或将水源热泵的热量释放到地表水的蓄水体中。地表水源热泵可分为开式地表水源热泵系统和闭式地表水源热泵系统。在户式中央空调系统中,如果选用地表水源热泵系统将需要大量的地表水源,由于地表水的采集相对困难，使得地表水热泵受到了一定的使用限制，在户式中央空调中应用不多。

（2）地下水源热泵。地下水源热泵就是利用地下水作为水源热泵的热源。地下水源热泵的形式有开式环路和闭式环路两种。开式系统是通过潜水泵抽取地下水直接送入热泵机组。闭式系统是通过一个板式换热器将地下水和建筑物内的水系统隔绝开来，通过盘管进行换热。其中，开式连接系统的管路连接比较简单，经济性好，但由于地下水含杂质较多，容易堵塞设备的管路。另外，由于地下水所含的成分较复杂，易对管路及设备产生腐蚀和结垢，因此，在使用开式系统时，应采取相应的措施。

（3）水环热泵。水环热泵空调系统是一种利用回热循环的空调系统，它可以从建筑物内区回收热量用于外区，并且可以实现同时制冷和供热，从而使系统内部实现能量平衡，减少冷却塔和加热设备的运行时间，达到节能的目的。其中水环热泵系统设备可以分散布置，一般不需要集中的制冷机房和空调机房，节省了机房占地面积。水环热泵的重要特点是系统只需安装水管，管路简单、安装方便，运行费用低，可以节约大量能源，是今后水源热泵的发展趋势。

1.2 户式中央空调

户式中央空调又称为小型中央空调，它由一台室外主机和若干个室内机组成，机组通过管线或风道进行连接，为各个房间提供热量和冷量。随着建筑业的发展和人们生活水平的提高，人均建筑面积超过100m2的住宅在不断增加，户式中央空调是介于大型中央空调系统和家用空调之间的空调系统，在发达国家，由于建筑面积大，户式中央空调应用极为广泛，超过85%的用户选择中央空调。在美国，户式中央空调占有率超过75%，在口本超过60%。我国户式中央空调起步较晚，大约占据中央空调市场的10%左右，特别是在经济比较发达的地区，随着人们对空气质量的高要求，户式中央空调已经走进人们的生活，已经有相当一部分消费者接受了户式中央空调。

1.3 两者结合的必要性

以上分别介绍了水源热泵机组与户式中央空调空调，随着空调技术的发展，水源热泵机组在户式中央空调的应用越来越多，从水源热泵的工作原理及工作过程可以看出，其机组系统不仅为用户提供了制冷、供暖，而且还能够提供用户需要的生活用水，水源热泵机组可以做到三位一体的优质服务，如果将水源热泵机组应用于户式中央空调空调之中将对系统节能产生深远的影响。

2 水源热泵应用于户式中央空调应考虑的主要问题

（1）水文条件。对于水源热泵是否能够应用于户式中央空调应从建筑物的现场实际情况出发，首先判断建筑物周围是否具备可利用水源的条件。二是判断建筑物是否方便连接水源，不同建筑物的地理位置和水文条件千差万别，应因地制宜地合理利用好水源。当对不同水源进行选择时，应通过多种技术方案进行经济型分析比对，确定最终方案。一般而言，别墅等小型建筑物应用户式中央空调的用户居多。如果水源条件达不到水源热泵机组的使用要求时，可以采取水处理技术，使水质达到热泵机组要求。

（2）水量的选择。水源热泵的水量是影响机组正常运行的关键因素，主要因素是由空调工程的负荷与水源热泵机组性能决定的。当水量不足时，应采取人工回灌技术，所谓人工回灌技术，是将被水源热泵机组交换热量后排出的水再注入地下含水层中去。这样做可以补充地下水源，调节水位，维持储量平衡，可以回灌储能，提供冷热源。

3 应用实例

以辽宁某地区一栋5千平方米的别墅为例，对采用进行了分析比对，如表1所示：

表1 水源热泵与其他方式的运行费用对比表

从表可看出：①水源热泵的供暖系统的初投资略高于其它方式，但低于低于壁挂式燃气炉，水源热泵系统的初投资比传统中央空调（供暖/空调）系统初投资低35%。②水源热泵供暖的每平方米运行费用仅为燃煤锅炉运行成本的68%。③水源热泵供暖的运行费用为普通中央空调运行成本的2/3。

4 结语

水源热泵具有高效、节能等优点,在将来，一户一机水源热泵式的户式中央空调将成为发展主流，地源热泵可以充分发挥地下蓄能系统的作用，在夏热冬冷地区可以大力发展地源热泵空调系统技术，可以大大改善当地人民的居住环境，并为国家节约大量的能源，在户式中央空调的应用中具有广阔前景。

[1]黄奕坛，陈光明，张玲．地源热泵研究与应用现状[J]．制冷空调电力机械，2003，24（1）:6-10．

[2]刁永飞，伍贻文，张小力．地源热泵的优越性及前景展望[[J]．能源研究与信息，2002，（1）:33-37．

[3]陈焰华．家用中央空调系统设计与实例[M]．北京:机械工业出版，2001．