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    0　引言

    當今社會環境污染與能源危機已成為全人類必須面對并要加以解決的重大課題，在這種背景下，以環保和節能為主要特征的綠色建筑及相應的供暖空調系統應運而生，而水源熱泵技術正是滿足這些要求的比較有代表性的低耗能新型供暖空調技術。

    1　水源熱泵技術的國內外發展狀況

   水源熱泵系統（WLHPS：Water Loop source Heat Pump System）國外又習慣稱作閉式環路水源熱泵系統。60年代開始在美國提出之后，經過30年不斷改進和發展，技術日趨成熟，其產品已逐漸商品化，迄今已經在北美建筑中應用了40多年[1]。進入70年代后，這項技術在日本的推廣應用很快。東芝、三菱電機、PMAC公司均有水源熱泵產品出售，東京、名古屋、橫濱等城市在70年代初就有很多采用閉式環路水源熱泵空調系統的工程實例[2]，例如，東京鐮倉河岸大廈、平和東京大廈、名古屋大廈、新日建大廈等。自80年代以來，我國采用水源熱泵空調系統的建筑也逐年增多。目前，在深圳，上海，北京以及一些中小城市均有工程實例，例如，北京天安大廈、上海錦江第四號樓、西安建國飯店、青島華僑飯店。深圳同貿大廈、惠州大酒店、泉州大酒店等均采用了閉式環路水源熱泵空調系統。特別是2008年奧運會將在北京舉行，為辦好本屆奧運會，北京市主管部門和科研部門全力合作，利用得天獨厚的地熱條件，充分發揮地熱溫泉的清潔能源優勢和保健作用，相繼將一些先進的技術，如地熱尾水回灌、水源熱泵等應用到地熱供暖系統上，同時水源熱泵式中央空調已成為2008年北京奧運會指定選用的空調型式。水源熱泵在我國的推廣應用前景極其廣闊。

    2　水源熱泵技術的優越性

   水源熱泵空調系統是一種可以利用地球表面淺層水源（如地下水、河流和湖泊），和人工再生水源（工業廢水、中水、地熱尾水等）的既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。水源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現低溫位熱能向高溫位熱能的轉移。將水體和地層蓄能作為冬、夏季的供暖熱源和空調冷源，即在冬季，把水體或地層中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量“取”出來，釋放到水體和地層中去。

   水源熱泵只取水中的熱或冷而不消耗水，并且基本作到水體或地層蓄能的年平均能量平衡，不會造成任何污染。通常水源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。而鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70%~90%的燃料內能轉化為熱量，供用戶使用，因此水源熱泵要比電鍋爐加熱節省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節省二分之一以上的能量。因此，近十幾年來，尤其是近五年來，水源熱泵空調系統在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發展，中國的水源熱泵市場也日趨活躍，可以預計，該項技術將會成為21世紀最有效的供熱和供冷空調技術。

   對于水源熱泵的節能及運行效果，已有一些文章作了介紹，但它們通常只是對這種系統運行能耗的靜態分析。本文結合一個正在運行的工程實例，用實際數字對水源熱泵的節能及運行效果作進一步探討。

    3　新舊系統對比分析

   2002～2003年采暖期中，在勝利油田管理局和有關部門的支持下，濱南社區華濱物業管理公司海濱小區使用康特姆水源熱泵替代采暖鍋爐，2002年12月建成投產，現運行情況良好。

    3.1　工程相關背景及項目介紹

   近年來，隨著社會生產力的不斷發展，社會文明程度的不斷進步，人們的環保責任意識不斷加強。對采暖行業而言，人們不但需要高質量的供暖，同時還對該行業在環保、節能和安全文明生產方面提出了更高的要求。社會的要求使得各種使用清潔能源的安全高效的供暖技術應運而生。濱南社區華濱物業管理公司海濱小區因為靠近濱南采油廠濱一站，有豐富的污水余熱資源，小區地處山東省濱州市和東營市的交界處，采暖面積約3.7萬m2，采暖管網最大距離800m。該小區原有一座采暖生活鍋爐房，有2t（蒸汽）、4t（熱水）鍋爐各一臺，一直以原油為燃料，油耗一直保持在700～750t/a的水平。安裝熱泵后表明：水源熱泵技術先進，機組集成度高，安裝方便；操作全自動化；經濟性能良好；安全性能優越；操作簡單，實用性強；對廢熱以及地熱豐富的單位、地區而言有很強的實用性，具有廣泛的推廣價值。

   該項目的熱源是利用濱南采油廠濱一站外輸的40～50℃的污水余熱，通過高效換熱裝置加熱系統熱媒清水，換熱后的熱媒清水溫度上升約10℃左右，然后利用康特姆熱泵將10℃的熱量提取應用于采暖。設計污水流量為80m3/h時，熱媒清水溫度要求在35℃左右，壓力保持在3kg以上。

    3.2　運行的經濟性比較

   熱泵系統輸入功率是556kW，輸出功率為2224kW，總輸入、輸出功率的大小可自動調整。從運行情況看，在停用鍋爐的情況下，運行參數穩定，換熱能力和系統出力完全符合設計要求。熱媒清水進出水溫度分別保持在30～40℃和20～32℃之間，主機做功時的溫差在8～12℃之間，系統運行時可保證出水溫度大于73℃（溫度可以設置）。實際耗電情況：2003年1月份零下15℃時，每天耗電量在11000kW?h電左右；其他時間耗電一般在7000～9000kW?h，電價按勝利油田結算價0.37元/kW?h計算，最冷時“燃料”成本為4 070元，一般情況下為2 590～3 330元；如果按照工業用電價格0.5元/kW?h計算，那么每天“燃料”成本在3 500～4 500元之間，由此可以推斷出水源熱泵系統單位面積運行成本約為0.10～0.13元，而在水源熱泵投產前使用的燃油鍋爐每天的燃料成本在10 800元左右。熱泵系統實現自動化，無需人工操作，這樣大大節約了人員工資。熱泵供暖系統與原有的燃油鍋爐相比每個采暖季可以節省816 000元，與電鍋爐供暖系統相比每年可以節省1 653 360元。熱泵運行費用大大低于燃油鍋爐的成本，因此熱泵產品經濟效益明顯。

    3.3　運行的安全及環保性

    使用水源熱泵系統時燃油鍋爐系統完全停用，大大降低了系統危險系數，使單位安全生產管理的壓力大為降低；環保方面，由于新系統只消耗二次能源，使得與純消耗一次能源的老系統相比幾乎沒有環境污染。無論是廢水、廢氣、固體廢棄物、噪聲還是其他環境污染物的產生量均大大降低，發生污染事故的可能性基本為零。

    3.4　操作與運行管理方面優越性

    一段時間的運行實踐表明，該系統操作簡單，管理相對容易。實現了以下幾方面的自動控制功能：

    1）輸出功率自動調節及保護功能；

    2）污水壓力自動調節及保護功能；

    3）熱媒清水溫度、壓力自動調節及保護功能；

    4）系統進口精細過濾及自動排污功能；

    5）系統變頻自動補水。

    該系統實現較高程度的自動化后，只需一次設置好出水溫度，運行負荷的調整甚至運行全過程均無需操作人員干預。
對于管理人員而言，新系統的安全性、環保性、運行的穩定性均有較大程度的提高。工作現場環境有了較大變化。相應的管理重點也發生了較大轉變，管理工作中以前的查找安全事故隱患，調整運行狀態至相對較為高效低耗的平臺上，杜絕環境污染事故等項工作基本上被現在的抓現場管理，提高操作人員綜合技術素質的工作代替。管理難度大大降低，管理責任相對減輕，工作組躍過了較低層次階段，直接邁上了一個新的臺階。

    4　結論

    1）從工作原理即可得出，水源熱泵空調系統具有效率高、節能、環保的優點；同時，水源熱泵空調系統技術和產業化已經成熟，在我國符合條件的地方，特別是有余熱、廢然可利用的地方應大力推廣該技術。

    2）通過對一個正在運行的工程實例的分析，表明水源熱泵空調供暖系統運行費用大大低于電鍋爐及燃油鍋爐供暖系統的成本，因此熱泵產品經濟效益明顯。

    3）水源熱泵空調系統廢水、廢氣、固體廢棄物的排放均較少，是真正的節能環保型空調；同時，其操作及運行管理也相對簡單。

    參考文獻

    1　徐偉，等譯，朗四維，校.地源熱泵工程技術指南.北京：建筑工業出版社，2001

    2　范存養.熱泵空調及各種熱回收系統和空調節能措施.同濟大學科技情報站

    3　李先瑞，郎四維.熱泵的現狀與展望.建筑熱能通風空調，1999（3）

    4　丁衛東，袁魯濱.水源熱泵技術在供熱空調工程中的應用.節能，2002（5）