开式地表水源热泵系统简介

 节能环保的地源热泵技术越来越受到人们的关注。按照ASHRAE handbook 规定的标准术语, 地源热泵包括土壤源热泵, 地下水源热泵和地表水源热泵(Surface Water Heat Pumps , SWHP)。土壤源热泵和地下水源热泵在我国已经有一些比较成功的应用, 但地表水源热泵的研究和应用还比较少。我国南方地区有着丰富的地表水资源, 长江中下游、西南地区、珠江三角洲和东南沿海地区的地表水资源在全国总量中所占的比例将近88 %(2002 年的数据)。南方地区地表水的温度变化范围比空气小,换热性能比空气好, 是热泵比较理想的热汇 热源。

 

  湖南省湘潭市新建的城市中心区有面积为6 .7万m2 的人工湖。2003 年以来, 人工湖附近陆续建成和将要建成市政府大楼、大剧院、市委大楼和广电中心。这些建筑相距非常近, 适合于建造地表水源热泵系统用于区域供冷供热。2004 年夏季系统建成并对市政府大楼和大剧院供冷。下面介绍前期的研究工作和系统试运行的测试结果与分析。

 

  地表水源热泵分为闭式和开式两种形式。闭式系统将换热盘管放在水体底部, 通过盘管内的循环介质与水体进行换热, 系统容量一般比较小。在开式系统中, 从湖底或河的底部抽水, 送入板式换热器与循环介质换热(在冬季水温相对较高的南方地区,也可将水处理后直接送入热泵机组换热), 换热后在离取水点一定距离的地点排放。开式系统的换热效率高, 适合于容量更大的系统, 该系统为开式系统。

 

  系统的构成见图1 。集中机房位于一个公共广场的地下层。人工湖平均水深2 .7m , 取水处水深3 .5m , 取水点在水面下2 .5m 处, 距机房约100m 。湖水泵和水处理装置均位于机房, 采用多台螺杆式热泵机组并联。为防止进水温度较低时蒸发器可能出现结冰, 在湖水泵的出口设有辅助加热器, 热源为来自附近一家宾馆的蒸汽。如果进水温度不高于7 ℃, 调节部分水量进入辅助加热器, 使蒸发器进水温度维持在7 ℃以上。

 

  地表水一般不宜直接通过机组, 要进行净化处理。采用投药的化学处理方法会污染湖水。该系统使用物理方法处理湖水。湖水首先进入旋流除砂器, 除去水中的颗粒物;然后通过综合水处理器, 利用其中的高频高压电场及复合过滤体系进行杀菌灭藻和净化过滤处理。对处理前后的水质进行了检测, 含沙量和浑浊度的变化最明显, 处理后各项指标均能满足机组的要求。