水源热泵的优点是什么呢？
1、高效节能：水源热泵是目前空调系统中能效比（COP值）更高的制冷、制热方式，理论计算可达到7，实际运行为4~6。
2、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。
3、节水省地：以地表水为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其造成污染；省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。
扩展资料：
水源热泵原理：
地下水是一个巨大的天然资源，其热惰性极大，全年的温度波动很小，通常说来，埋藏于地表20M以下的浅表层地下水可常年维持在该地区年平均温度左右，是理想的天然冷热源。水源热泵系统正是利用地下水的特性而工作的一种新型节能空调。
在水源热泵的水井系统中，水源热泵一般成井深度为50米到300米，因为此部分地下水主要由地表水补给，且不适宜饮用，故用于水源热泵中央空调是极佳选择水源中央空调系统的是由末端（室内空气处理末端等）系统，水源中央空调主机（又称为水源热泵）系统和水源水系统三部分组成。
为用户供热时，水源中央空调系统从水源中中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机（热泵）“泵”送到高温热源，以满足用户供热需求。为用户供冷时，水源中央空调将用户室内的余热通过水源中央空调主机（制冷）转移到水源中，以满足用户制冷需求。
参考资料来源：
水源热泵机组怎么样？有哪些优点？
1.节约能源，在冬季运行时，可回收热量；
2.无需冷冻机房，不要大的通风管道和循环水管，可不保温，降低造价；
3.便于计量；
4.安装便利，维修费低；
5.应用灵活，调节方便。 水源热泵机组的缺点：
1.在过度季节不能更大限度利用新风；
2.机组噪声较大；
3.机组多数暗装于吊顶内，给维修带来一定难度。 以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成，供参考，如有问题请及时沟通、指正。
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北京友谊宾馆新建专家楼水源热泵系统设计
王永红1袁东立1曹瑞堂2王立发2周京2刘长春2
（１.中国建筑科学研究院空调研究所；２.北京市地质矿产勘查开发总公司）
摘要：随着空调技术的发展，水源热泵系统的应用越来越广泛。在现有的大型建筑中，一般采用方式为夏季供冷、冬季供热，很少在夏季提供制冷的同时，提供生活热水的用热。友谊宾馆专家楼水源热泵系统在夏季除用于空调外，还提供整个宾馆园区的生活热水用热。在设计中，充分考虑了取热与取冷的平衡问题。
由于水源热泵系统具有节能、一机多用等优点，现在在各种项目的空调系统中普遍被采用。水源热泵系统利用浅层地下水，作为夏季空调冷却水来源，然后再回灌到地下；冬季利用地下水作为热量的大部分来源，利用热泵机组，输入部分电功，为采暖系统提供热量。现在水源热泵工程基本上都做到一套系统供冬、夏两季使用，但在夏季使用时，利用完井水的冷量后就直接排入了地下。但如果能够利用其作为制取生活热水的用热，将会进一步提高水源热泵系统的节能性。
１ 工程概述
北京友谊宾馆是亚洲更大的四星级花园式酒店，位于中关村高科技园区的核心——中关村大街。新建专家楼位于宾馆园区的南侧，总建筑面积12724m²，包括新建游泳池、网球馆等，总建筑面积为21734m²。根据计算，整个新建项目夏季空调负荷为2537kW，冬季热负荷为3277.4kW。专家楼末端同时采用暖气系统和风机盘管＋新风系统，同时游泳馆部分采用了地板采暖系统。整个机房所承担负荷表如下：
浅层地热能：全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会论文集
续表
2 系统设计
根据友谊宾馆的要求，系统设计需要满足以下要求：
（1）能够满足专家楼及附属楼群冬季供暖、夏季供冷；园区夏季生活热水用热及专家楼全年生活热水用热需要。
（2）专家楼冬季供暖分为两个部分：低温水源热泵机组（R22）为风机盘管＋新风系统提供热水，高温水源热泵机组（R134a）为暖气系统提供热水；
（3）冬季高温水源热泵机组同时还为专家楼供应生活热水，过渡季单开高温机组为专家楼供应热水；
（4）夏季高温机组优先满足生活热水供热，冷量供给空调系统，剩余的冷量由低温机组提供。由以上几条原则，设计系统如下（图1）：
系统要满足不同季节运行的要求，需要通过阀门的切换和不同水泵的启停来实现。在运行时分为以下几种运行工况：
（1）夏季阀门V1、V3、V5、V7开启，V2、V4、V6、V8、V9、V10关闭。高温机组保证园区生活热水用热，多余冷量进入专家楼空调水循环系统，不够的冷量采用低温机组启动补充。井水仅为低温机组提供冷却水所用量。夏季专家楼采暖系统关闭。
（2）冬季阀门V2、V4、V6、V8、V9、V10开启，V1、V3、V5、V7关闭。高温机组与低温机组均采用井水作为热源，低温机组供给专家楼、附属楼风盘与新风系统的空调用热，高温机组供给专家楼暖气系统用热。
（3）过渡季V2、V4开启，其他阀门全部关闭。高温机组提供给专家楼生活热水，同样采用井水作为热源。
2.1 井水系统
井水系统作为系统的主要冷热源，必须要满足任何情况下制冷和制热的要求。为保证实现所有功能，总共钻凿5 眼井，均为抽灌两用井，既可以用于抽水井也可以用于回灌井。新1号、新3号井作为抽水井使用，新4 号井为抽水井备用井。原有的3、4、5、6号旧井以及新2号、新4号井和新5号井作为回灌井使用。更大负荷出现在冬季，所需要的井水更大小时用水量为400m3/h，根据井水的原始资料，单井的更大出水量为200m3/h，一般情况下，两口井出水量更大为400m3/h，足够满足冬季负荷使用。夏季更大小时用水量为312m3/h。冬夏季的设计温差均为7℃。一般情况下，运行模式为两抽两灌，如果出现超出设计负荷的情况，可以达到2抽3灌或3抽4灌。
图1 友谊宾馆新建专家楼热泵系统
2.2 机组选型
根据友谊宾馆的冷、热负荷情况，初步选择机组型号为清华同方SGHP1800 A型低温机组3台，HGHP1200 A型高温机组3台。
浅层地热能：全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会论文集
在实际运行中，夏季更大负荷时，可开启两台低温机组或者开启两台高温机组＋1台低温机组。冬季更大负荷时，开启两台高温机组供给暖气系统，两台低温机组供给空调采暖。多出的热泵机组，一方面作为系统备用，一方面可预留给再建工程空调系统使用。
3 空调用冷与热水用热的匹配
以往的水源热泵系统一般情况下均为提供单一的冷热源，很少有将两端的冷热均加以利用。因此保证不影响夏季空调供冷的前提下，生活热水系统应采用蓄热式，这样在生活热水负荷达到高峰时不会影响空调使用。同时在生活热水负荷过大时，过多的冷量能够散出，也需要备用的供冷系统。初步分析发现，生活热水负荷大部分时间远远小于空调负荷。因此考虑到两方面的因素，在系统设计中，我们保证高温机组只保证供应热水，多余冷量由低温机组提供。而在热水负荷高于空调负荷的情况下，没有单用的热泵机组提供。
在设计之前，通过对友谊宾馆2005年8月12日至8月15日生活热水的监测，得出的各个小时热水用量如下（图2）。
图2 友谊宾馆生活热水用量负荷表
由上图可以看出，生活热水更大小时用热量集中在早上7：00～9：00和下午16：00～18：00之间，更大小时用水量为37m3/h，高峰最长持续时间2小时。生活热水是一个比较稳定的状态量，而空调负荷会随着室外温度的变化而变化，并且在不同时期空调负荷会差异比较大，而且在空调负荷低于热水负荷的时候，初步设计中暂时没考虑备用情况。因此需要分析在什么情况下需要采用备用热水加热系统。
在忽略热损失和无用功的情况下，机组的制热量为制冷量与输入功率的和。为了确保机组供热的稳定性，我们采用直接评价制冷量与制热量平衡的问题。
新建专家楼的更大日空调负荷与平均的热水负荷对比的变化曲线见图2。从图中可以看出，当达到更大负荷时的一天，生活热水负荷在绝大部分时间都远远低于空调负荷，除了在夜间22点至凌晨1点之间会出现制热量小于制冷量的情况，这段时间热水用量共计55m3。在系统中，采用了蓄热生活热水罐共计52m3，即便在夜间不开空调机组，白天热水罐所蓄得的生活热水用热也能够满足夜间热水使用要求。
通过分析不同空调负荷下的匹配情况，发现在低于55%的空调负荷下，热泵热水系统无法保证整个园区的生活热水用热需求。因此，建议在空调负荷未达到55%以上时，热水系统采用原有燃气锅炉供热。
4 节能效果分析
采用水源热泵代替普通空调的优点在于，不论夏季室外温度高低，井水维持在15℃左右，冷机的效率始终维持在较高的水平上。冬季采用水源热泵系统，大部分的热量来源于地下，输入的电功率仅为总热量的25%～30%。
以本工程为例，更大冷负荷为2537kW，更大热负荷为3277kW。不同方式下空调和采暖费用对比如下：
夏季空调相同负荷下不同空调形式运行费用对比
浅层地热能：全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会论文集
冬季采暖相同负荷下不同采暖形式运行费用对比
浅层地热能：全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会论文集
从上表可以看出，水源热泵在夏季更大负荷下小时能耗费用比集中空调低10%左右，比分体空调低30%以上。冬季采暖费用的优势更加明显，比天然气锅炉能耗费用低了20%。
如果按照一个采暖季（150天）来计算，可得出新建专家楼几种采暖方式运行费用如下：燃油锅炉，45.23元/m2；燃气锅炉，27.61元/m2；风冷热泵，36.68元/m2；水源热泵，21.09元/m2。
图2 更大日冷负荷与生活热水负荷对比表
由此可以看出，水源热泵是友谊宾馆可采用的采暖方式中最节能、运行费用更低的一种采暖方式。
在夏季，水源热泵与其他中央空调的差距并不大，只是由于井水水温较为恒定，平均制冷效率高于普通中央空调。但由于友谊宾馆利用冷凝热加热生活热水，因此在得到空调的同时，还免费得到了部分生活热水。
根据生活热水的分析结果，在日空调总负荷达到更大日总负荷的55%以上时，空调废热所产生的热水方能提供给整个园区的生活热水使用。夏季日空调总负荷在更大日总负荷55%以上的时间约为60%左右，平均负荷值按75%计算，可得到50℃的生活热水量约为35220m3。由于每天的生活热水基本恒定，因此每季有效利用的生活热水量为3万m3左右，可节约燃气16.59万m3，节省费用约为31.52万元。现阶段的运行方式为，在空调低负荷时，采用热泵机组与燃气锅炉同时供热，在空调高负荷时，单由热泵机组提供热水。这样的运行方式，会在现有基础上进一步节能，加快投资的回收速度。
现阶段专家楼的空调系统没有完全投入使用，无法具体了解空调运行费用。但根据7月8日到7月20日的记录，整个机房的总用电费用当作全部用于加热生活热水来考虑，每立方米热水的造价为20.23 元。这样计算的话，相当于每天为热水投入20.23 元/m3，供出的空调用冷是免费得到的。由此可见，友谊宾馆水源热泵系统具有较好的节能前景。
5 结论
（1）水源热泵系统由于利用的地下水温度较为恒定，因此具有较高的可靠性，并且在夏季比常规集中空调有更高的能效比。
（2）夏季利用热泵的冷凝器热量来加热生活热水是可行的，在采用优先保证生活热水系统的情况下，必须在空调负荷达到一定要求后，才能开启热泵供热水系统。在低负荷情况下，建议采用其他加热方式或者单独设置一台单供热水的热泵。
（3）夏季利用高温的冷凝热加热生活热水系统，可以减少地下水的利用，与不带生活热水的系统相比，只增加了换板的投资，能够为用户带来巨大的收益。
（4）冬季几种采暖方式中，由于地下水的水温恒定，热泵机组能够大量利用低品位的热能，减少电能的用量，在几种采暖方式中运行费用更低，因此建议在地下资源丰富，回灌条件良好的地区优先采用这种采暖方式。
北京某干休所大温差高温水源热泵供暖项目
董明 王涛 孟富春 李思雄
（北京清源世纪科技有限公司）
摘要：介绍了北京某干休所燃煤锅炉改造项目，采用大温差高温水源热泵从15℃浅层地下水中提取热量，输出70℃高温热水进行供暖，从而达到“节能、环保”和节约运行费用的目的。
1 项目简介
北京某干休所位于北京西郊风景宜人的万泉河畔，建筑面积25000m2。原先采用燃煤锅炉供暖，污染严重，而且因为锅炉老化，效率降低，远端用户供暖效果差。根据北京市“蓝天工程”规划，须拆除燃煤锅炉，改用清洁能源供暖。同时因为该项目末端为暖气片系统，居民为离休的高级干部，室内温度必须保证在22℃以上，供水温度须在70℃以上。
根据该区地下水情况良好，设计打浅水井2 口，采用大温差高温水源热泵从15℃浅层地下水中提取热量，输出70℃高温热水进行供暖。
2 负荷计算
冬季，室外计算参数为：干球温度－9.0℃，相对湿度58%，大气压力1020.4 kPa。室内设计温度22℃，室内相对湿度≤55%。采用规范为《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19⁃87）。甲方提供的负荷计算数据。单位负荷：55W/m2，总负荷：1375kW。
3 地下水抽、灌系统设计
项目地点位于万泉河畔，地质条件较好，约100m以上为第四系永定河冲洪积物，其岩性以砂粘、砂卵砾石、漂石等为主（表1）；100m以下为第四系泥砾层。
表1 地层剖面岩性表
根据区域水文地质条件结合周边现有浅层水井情况分析，该区第四系孔隙水为潜水，含水层岩性为砂卵砾石，颗粒粗，厚度较大，富水条件较好，其补给来源主要为大气降水及永定河河水补给，水位埋深约15～20m。单井出水量可达120m3/h，水温约15℃左右。本项目拟凿抽水井1口、回灌井1口。
抽、灌井布置：根据抽、灌井的目的、要求和当地水文地质条件及项目现有占地面积的大小，拟布置抽水井、回灌井各1口，井间距50m左右，符合抽、灌井的布置要求。
3.1 抽、灌井单井设计
该地区第四系古河道沉积，地层富水性较好，预凿井取水目的层可确定为第四系漂卵砾石层。回灌井设计与抽水井相同。其设计方案见表2。抽、灌水井采用冲击钻机施工。
表2 抽、灌井设计方案
3.2 井口及井口装置
井室为阀井结构，井口采用法兰装置。
3.3 室外管网系统
抽水井、回灌井与站房间需分别铺设供、回水管线。管径273mm，管线总长为120m。
4 机房内工艺方案
根据项目的实际情况，提出如下工艺方案：① 采用浅井水作为大温差高温水源热泵的热源；② 供暖系统采用散热器末端方式；冬季供暖系统供水温度为：70℃，回水温度为：55℃；井水供水温度：15℃，井水回水温度：8℃。
如图1所示，冬季严寒期（30 天左右），热泵全部开启输出70℃高温热水以满足老干部的供暖需求，初、末寒期根据室外温度变化调低供暖供水温度。
图1 大温差高温水源热泵循环系统
QYHP⁃880 GD大温差高温水源热泵，采用清华大学开发的高温制冷剂HTR02，可以在热源水温度只有15℃条件下，输出70～75℃高温热水供暖，非常适合北方地区采用暖气片末端的老供暖系统的改造，是具有“高温、高效、环保、节能”特点的新型高温水源热泵设备。该机组在15/70℃工况下，制热量651kW，输入电功率238kW，在15/63℃工况下，制热量715kW，输入电功率230kW［2］。总制热量1366kW，可以满足项目需求。
5 设备及工程清单
5.1 机房内系统（表3）
表3 机房内系统
（以上设备仅含机房内设备和管道工程，不含电力增容、机房土建、机房外工程。）
5.2 机房外系统
机房外系统是2 眼深度各100m 的水井，分别安装了潜水泵和井口装置，建2 处泵房。
6 运行费用分析
冬季供暖期130天，因采用热泵按照北京市电采暖优惠电价：低谷8 小时0.2 元/kW·h，其余时间按照居民生活用电0.48元/kW·h。
供暖期大温差高温水源热泵平均COP按照3.2考虑，供暖期平均负荷按照31.82W/m2［3］，总耗电为：31.82×25000×24×130 ÷ 1000 ÷ 3.2＝775612kW·h，平均为0.3 元kW·h，实际运行中主要负荷在低谷时段，按照白天折合满负荷12 小时折算出平均电价），则水源热泵电费为：23.27万元。循环水泵及潜井泵耗电为60×24×130＝187200kW·h，费用为：5.61万元。
以上总费用为：28.88万元，平均每平方米为：11.55元/m2。
该项目于2005年11月10日正式投入运行，并于12月22日通过验收。
项目投入实际运行后根据热泵机房的值班记录，2005年11月15日～12月30 日45天的机房耗电量平均为：每天使用低谷电1946kW·h，使用平价电3867kW·h，热泵机房平均每天电费2245元，按照此平均值计算，则130天供暖期需要支出电费29.18万元，与分析的基本吻合。
7 结论
以15℃地下水作为热源采用QYHP⁃GD大温差高温水源热泵输出70～75℃高温热水供暖，具有运行费用低，不排放任何污染，无安全隐患，自动化运行等优点，十分适合采用暖气片的老燃煤锅炉供暖系统的改造。
参考文献
［1］建设工程常用数据系列手册编写组.暖通空调常用数据手册.北京：中国建筑工业出版社，2002
［2］李先瑞，郎四维.水源热泵——一种经济、节能、可靠的空调能源方式．建筑热能通风空调．1999.No.1
水源热泵空调系统经济性分析
王泽龙 王华
（北京市地质调查研究院）
水源热泵是一种优化的中央空调方式，由于其良好的节能效果和优越的环保性能，近年来正在得到广泛的应用。水源热泵技术是利用浅层地热中可再生资源（如地下水、地热水、土壤、江河湖水、工业废水等）的一种既可供热又可制冷的高效节能的空调技术。
为了检验水源热泵空调系统的节能效果，本文对北京市某研究所水源热泵系统实际运行效果进行了系统分析。
1 工程概况
项目位于北京市昌平区，为解决其综合楼、办公楼和其他附属设施近10000m2建筑物冬季供暖、夏季制冷的需求，于2003年11月建成水源热泵空调系统工程。该系统运行至今已将近2个采暖季、2个制冷季。
该水源热泵空调工程设计总冷量490kW，总热量399kW。空调主机房配置法国西亚特热力应用工业公司（CIAT）生产的LWP1800型双螺杆式水源热泵机组1台，额定供冷能力559kW，耗电量110kW；额定供热能力726kW，耗电量170kW。循环水泵2台，耗电量18.5kW/台。
根据设计打井2眼，1抽1灌。1号井出水量1440m3/d；2号井出水量1144m3/d，两口井基本能够满足使用要求。每口井配置1台深井泵，耗电量30kW。
室内末端系统设计采用风机盘管系统，以达到每个房间要求的空气温度。
2 初投资比较
根据实际情况，在初投资上与几种常用的供热制冷系统进行对比，其结果见表1。
表1 与几种常用的冷暖空调系统初投资对比表 单位：万元
由表中数据可以看出，在未计算其它形式的开通、增容费用的前提下，采用水源热泵空调系统的初投资与其它形式系统相近，略微偏高但差价不大。
3 水源热泵空调系统运行费用
3.1 理论年运行费用
3.1.1 理论夏季运行费用
夏天空调开机3个月，每天工作12小时，不同时使用系数为0.8。
主机和深井泵运行：（110＋30）kW×10h/天×30天×3个月×0.8＝120960kWh
循环泵运行：18.5kW×10 h/天×30天×3个月＝39960kWh
夏季总运行电量：16.1万kWh。设计供冷面积10000m2，每平方米建筑面积为16.1kWh/季，折算为0.18kWh/（m2·天）。
3.1.2 理论冬季运行费用
冬季采暖期4个月，每天工作24小时，不同时使用系数为0.6。
主机和深井泵运行：（140＋30）kW×24h/天×30天×4个月×0.6＝293760kWh
循环泵运行：18.5kW×24 h/天×30天×4个月＝53280kWh
冬季总运行电字：34.7万kWh。每平方米建筑面积为34.7kWh/季，0.29kWh/（m2·天）。
3.1.3 理论年运行费用（电费以0.6 元/kWh 计）
表2
3.1.4 理论分析的水源热泵与常规空调运行费用比较
表3 与几种常用的冷暖空调系统运行费用对比表 单位：万元
（电费以0.6元/kWh，油价：4.0 元/L，气价：1.9 元/m3，人工费：20 元/人·日）
由以上理论分析可知，水源热泵系统和制冷机组结合供热锅炉系统相比初投资相近；而年运行费用低10万～20万元，具有较大节能优势。
3.2 实际发生的夏季运行费用
由于水源热泵在2005年制冷季前只为综合楼提供空调冷热源，而综合楼的开发应用到今年春天正式进入正轨，水源热泵系统实现正常运行工况，因此只以2005年夏季制冷的运行参数作为分析数据。
在该制冷季水源热泵系统为综合楼、办公楼及礼堂提供空调冷源，其中综合楼5000m2、办公楼2630m2、礼堂900m2，总供冷面积8530m2。该水源热泵系统自6月15日启动至8月30日共77 天连续运行，全天24 小时运行，用电12.84万度。每平方米用电15.06kWh，即0.20kWh/（m2·天）。
实际运行过程中发生的空调运行费用0.20kWh/（m2·天）基本接近理论分析数据0.18kWh/（m2·天）。稍高于理论分析结果，主要由于热泵主机始终全天24小时运行，高于设计运行时间导致的。因此，从经济性分析结果来看，水源热泵空调系统的节能优势明显。由于系统本身突出的节能环保功能，因此该系统在国内应用存在着巨大的市场前景。
4 结束语
通过对北京市某研究所水源热泵工程应用的实例分析，可知水源热泵空调系统具有下列优点：
（1）水源热泵系统在夏季供冷时，由于地下温度低于环境温度，使热泵系统的冷凝温度降低，导致系统的制冷系数提高，高于普通空调器的制冷系数。
（2）与以空气作为冷热源的普通空调器相比，在满足相同的冷、热负荷条件下，水源热泵系统具有一定的节能效果，在该工程中节省运行费用约11%。
（3）由于水源热泵系统无需消耗燃料，使用便捷；可以有效改进局部环境，对环境保护有积极的促进作用。
