水源熱泵機(jī)組、地源熱泵機(jī)組和空氣源熱泵機(jī)組的基本原理解釋與區(qū)別

一、熱泵機(jī)組的理解與基本概念
熱泵機(jī)組是一種在低位能（一般為電磁能、熱量）的推動(dòng)下，將底位熱原(通常是氣體、水或土壤層）的熱量遷移到低位熱原的環(huán)保節(jié)能設(shè)備，進(jìn)而為住房、商業(yè)服務(wù)和工業(yè)和農(nóng)業(yè)采暖、制冷及給予開水等服務(wù)項(xiàng)目。
以房間內(nèi)采暖為例子表明熱泵機(jī)組節(jié)能環(huán)保的實(shí)際效果，下面的圖得出了3種采暖計(jì)劃方案。若向房間內(nèi)供貨10kW發(fā)熱量保持室內(nèi)溫度20℃，選用原煤采暖必須給予14.286kW的機(jī)械能（原煤高效率取70%），并排出大量的污染物質(zhì);選用電阻絲加熱器，立即加溫室內(nèi)空氣質(zhì)量，最少必須提供電磁能10kW;而選用電磁能推動(dòng)熱泵機(jī)組向房間內(nèi)采暖，僅耗費(fèi)2.857kW的電磁能（COP取3.5)。由此可見，熱泵機(jī)組采暖降低了很多低位能耗。
二、普遍的三種水源熱泵機(jī)組特性
1、空氣能熱水器發(fā)電機(jī)組
以戶外氣體為供暖系統(tǒng)的水源熱泵機(jī)組，稱之為空氣能熱水器發(fā)電機(jī)組?？諝饽軣崴魇亲罹邆淦毡橐饬x的熱泵機(jī)組方式1。依據(jù)制冷物質(zhì)的不一樣，又可分成氣體/空氣能熱泵（如分體式立式熱泵空調(diào)器、熱泵機(jī)組型窗式空調(diào)器等）和氣體/水熱泵機(jī)組（如空氣能熱水器電熱水器、空氣能熱水器冷水源熱泵機(jī)組等）。下面的圖是空氣能熱水器的基本原理平面圖。
空氣能熱水器發(fā)電機(jī)組的安裝和運(yùn)用都非常簡(jiǎn)單和便捷，發(fā)電機(jī)組運(yùn)作有一定噪音。一方面，空氣能熱水器設(shè)備一般不用排架結(jié)構(gòu)，布局在戶外;一方面，氣體的熱導(dǎo)率比水小，在相同的換發(fā)熱量規(guī)定下，空氣能熱水器發(fā)電機(jī)組所必須氣量比水大許多，那樣所采用的離心風(fēng)機(jī)也比較大，造成空氣能熱水器發(fā)電機(jī)組的噪音擴(kuò)大。
戶外氣體側(cè)熱交換器外表溫度小于周邊氣體的含濕量且小于0℃時(shí)，熱交換器表層便會(huì)起霜，發(fā)電機(jī)組起霜可能減少室兩側(cè)熱交換器的導(dǎo)熱系數(shù)，提升氣體側(cè)的流通摩擦阻力，造成設(shè)備的COP及供暖工作能力降低。
2、土壤層地?zé)嵩幢?br /> 以地底常溫下土壤層或提溫巖土工程體為熱原的水源熱泵機(jī)組，稱之為土壤層源水源熱泵機(jī)組。如下圖所示，土壤層地?zé)嵩幢酶鶕?jù)掩埋于房屋建筑周邊的管線系統(tǒng)軟件，冬天從土質(zhì)中地?zé)岵膳?，向房屋建筑采?夏天向土壤層散熱，為房屋建筑致冷。
相對(duì)性于地面水和氣體，土壤層的環(huán)境溫度全年度起伏較小，可以各自在夏冬天給予相對(duì)性較低的冷疑環(huán)境溫度和較高的揮發(fā)環(huán)境溫度，促使水源熱泵機(jī)組運(yùn)作更為高效率、平穩(wěn)、靠譜。通常土壤層地?zé)嵩幢煤馁M(fèi)1kWh的動(dòng)能，客戶可以獲得4kWh以上的發(fā)熱量/制冷量。
對(duì)比空氣能熱水器，土壤層地?zé)嵩幢貌粫?huì)有化霜問題，水源熱泵機(jī)組一般布局在房間內(nèi)，有良好的隔聲實(shí)際效果和減噪對(duì)策。
土壤層的換熱特性較差，通常必須很大的換熱總面積，造成穿管占地總面積比較大或基礎(chǔ)埋深較深，長(zhǎng)久看還必須考慮到穿管對(duì)將來土地開發(fā)的危害。此外在地底鋪設(shè)管路成本費(fèi)較高，運(yùn)作中若造成常見故障也不容易維修。
土壤層地?zé)嵩幢枚鞆牡氐椎責(zé)岵膳奶煜虻氐咨?，?dāng)一年四季取熱和排供熱量不平衡或發(fā)熱量填補(bǔ)和集中處理不完全時(shí)，長(zhǎng)期性應(yīng)用易導(dǎo)致地溫高或減少，促使熱泵機(jī)組的傳熱實(shí)際效果降低。因此設(shè)計(jì)方案時(shí)需開展熱力循環(huán)測(cè)算，必需時(shí)可選用協(xié)助制冷和電加熱的方式操縱土壤層長(zhǎng)期性環(huán)境溫度變化在容許區(qū)域內(nèi)。
3、地源熱泵
以地表或地表水源為熱原（或熱匯）的水源熱泵機(jī)組，稱之為水源熱泵機(jī)組。地源熱泵的水資源關(guān)鍵來源于地表水、地面水、廢水和污水等。下面的圖是其基本原理平面圖。
同別的形式熱泵機(jī)組對(duì)比，水源熱泵機(jī)組水質(zhì)的環(huán)境溫度比較穩(wěn)定，其起伏范疇低于氣體，可使用的水質(zhì)環(huán)境溫度能在夏冬天給予相對(duì)性較低的冷疑環(huán)境溫度和較高的揮發(fā)環(huán)境溫度。因而水源熱泵機(jī)組運(yùn)作平穩(wěn)靠譜，也不會(huì)有空氣能熱水器的冬天化霜等問題。
采水建筑物繁雜，較適用中規(guī)模性工程項(xiàng)目。大中型水源熱泵機(jī)組供暖工作能力通常在1000~3000kW上下2，供大中型熱泵房用的水源熱泵機(jī)組供暖工作能力可實(shí)現(xiàn)15MW、20MW、25MW、30MWV。
地源熱泵的運(yùn)用，應(yīng)先掌握本地水資源狀況，對(duì)水資源情況開展充足調(diào)研，明確自來水計(jì)劃方案。若運(yùn)用地表水，務(wù)必考慮到地?zé)峋畣栴}，且應(yīng)融合本地的地層狀況考慮到地?zé)峋椒?。地?zé)峋D難是當(dāng)前大部分工程項(xiàng)目碰到的問題，地表水地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)用應(yīng)謹(jǐn)慎。
三、熱泵機(jī)組制運(yùn)作工作能力與環(huán)保節(jié)能主要參數(shù)考量
為考量水源熱泵機(jī)組和系統(tǒng)軟件的制暖/致冷工作能力、高效率和環(huán)保節(jié)能實(shí)際效果，通常采取下列主要參數(shù)對(duì)水源熱泵機(jī)組和系統(tǒng)軟件開展點(diǎn)評(píng):
(1）供熱量(Qh）
熱泵機(jī)組按制暖工作狀況運(yùn)作時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)向型熱客戶（熱匯）提供的發(fā)熱量，即制暖工作狀況水源熱泵機(jī)組中冷卻器所提供的發(fā)熱量。供熱量用于衡量水源熱泵機(jī)組的制熱量力的大小。
(2）空調(diào)制冷量(Qc)
熱泵機(jī)組按致冷工作狀況運(yùn)作時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)從被制冷物件中提煉的發(fā)熱量，即致冷工作狀況水源熱泵機(jī)組的冷凝器所汲取的發(fā)熱量?？照{(diào)制冷量用于衡量水源熱泵機(jī)組的冷卻功能的尺寸。
(3）特性指數(shù)（COP)
界定為水源熱泵機(jī)組的供熱量（或空調(diào)制冷量）與其說耗費(fèi)輸出功率之比，其值用W表明，無因次量。COP值是同運(yùn)作工作狀況相關(guān)的量，在熱泵機(jī)組特性評(píng)估中，通常用其額定值工作狀況的COP值，其值體現(xiàn)了熱泵機(jī)組額定值工作狀況特性。
(4）制暖時(shí)節(jié)能效等級(jí)（HSPF)
在制暖時(shí)節(jié)中，熱泵機(jī)組開展制暖運(yùn)作時(shí)為房間內(nèi)送進(jìn)的發(fā)熱量總數(shù)與損耗的低位能總數(shù)之比，其值用kWh/kWh表明，通稱HSPF。
(5）全年度技術(shù)參數(shù)（APF)
因?yàn)闊岜脵C(jī)組一般是全年度冬、夏兩個(gè)季節(jié)運(yùn)作（制暖和致冷工作狀況），APF為考評(píng)其綜合能，其理解為:以一年為測(cè)算周期時(shí)間，同一臺(tái)熱泵機(jī)組在致冷時(shí)節(jié)從房間內(nèi)去除的發(fā)熱量及制暖時(shí)節(jié)向房間內(nèi)送進(jìn)的發(fā)熱量總數(shù)與同一期內(nèi)內(nèi)耗費(fèi)的低位能總數(shù)之比，其值用kWh/kWh表明，通稱APF。在熱泵機(jī)組特性評(píng)估中引進(jìn)APF可能使消費(fèi)者掌握更貼近具體應(yīng)用情況的熱泵機(jī)組耗能和年耗費(fèi)電量的是多少。
(6）電力能源可利用率（E)
界定為水源熱泵機(jī)組的供熱量（空調(diào)制冷量）與損耗的初中級(jí)電力能源之比。通常用E來點(diǎn)評(píng)熱泵機(jī)組的節(jié)能環(huán)保實(shí)際效果。