水源热泵空调系统在金源煤矿的应用

    水源热泵技术是通过利用地表浅层水源吸收的太阳能和地热能而形成的低位热能资源，辅以少量电能，冬季，从相对高温的水源中提取热能，由热泵机组通过空气或水作载体，为建筑物供暖；夏季利用水体的相对低温带走建筑物中的热量。风冷热泵则利用用空气和电能来完成这一切。根据多方面的考察和当地的水文地理情况和未来的经济、环保、节能的措施的综合考虑，尝试采用水源热泵系统进行这方面的设计，获得了较好的效果，现总结如下，供大家参考，有不足之处，肯请各位指正。

　　1 工程概况

　　金源煤矿行政办公区以及干警、犯人生活区占地面积3万m²,矿区内建筑分办公楼、宿舍楼、医院楼和教学楼四种。

　　2 经济分析

　　由建筑工程学院设计院初步设计了四种方案，由于各种考虑，否决了其中的两种，要求在余下的水源热泵中央空调和风冷热泵中央空调两种方案中进行分析选择。

　　对两方案初投资和运行费进行了初步经济分析。初投资费用比较见表3，运行费用比较见表4。

　　3 设计方案的确定

　　空调设计标准

　　3.1 设计参数（见表1 表2）

　　空调室内设计参数

　　空调室外设计参数

　　3.2 负荷计算

　　冷负荷：矿区空调场所负荷包括围护结构传热、设备散热、人体散热、照明散热。围护结构传热根据《实用供热空调设计手册》中的计算方法计算，通过大量计算与其它散热源相结合，得出此空调冷负荷指标：2676W/m²,热负荷为2072W/m²。

　　从表3、4可知，风冷热泵中央空调整体费用要高于水源热泵中央空调，而且风冷热泵的制冷热系数随着外界的温度不断的发生变化，从而导致制冷系统运行的不稳定、资源浪费严重。而且水源热泵机组与风冷热泵机组比，有以下优势：

　　a)水源为深井水，水体温度较恒定，机组运行更可靠、稳定，保证了系统高效性和经济性，且无须专人维护或操作，运行维护费用极少。

　　b)室外机组无须专用除霜设备，设备简单。

　　c)由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60％。

　　d)属可再生能源利用技术

　　水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。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。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。

　　e)高效节能

　　水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18-35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30～40％的供热制冷空调的运行费用。

　　 f)运行稳定可靠

　　水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。