水源热泵有待解决的问题及改进方向

 系统研究方面

 

  水源热泵机组工况参数的确定以及性能的适用性直接关系到水源热泵系统的全年正常运行和能量消耗, 但是目前我国还没有具体的标准可循。

 

  由于水源热泵是采用井水、地热水、湖泊水、河流水、生活及工业废水等作为热源, 而地下井水温度一般为8 ～ 20 ℃, 河湖地面水温度一般为0 ～24 ℃, 地热水温度一般都在40 ～ 45 ℃以上, 其温度范围有较大差异, 将其笼统纳入一个标准是否合适也值得进一步研究讨论。同时, 在水源热泵系统中, 不同的换热方式、不同的换热器形式对整个系统影响尚缺少详细的比较。此外, 不同地区、不同深度的地下水水温不同, 它们对系统各部分的工况以及系统整体性能的影响目前还没有很详细的研究。同时, 如何实现水源热泵机组的各部分优化匹配也需要进行更详细的研究。

 

  在以往的热泵中, 一般都采用R22 作为制冷剂, 而根据蒙特利尔议定书, 作为中间替代物的R22 也将于2010 年禁止使用。所以, 应该考虑采用新的工质如:R134a , R407c , R410A , 混合工质(HCFC -123/HFC -134a)以及天然工质CO2 在热泵中的应用, 以进一步提高热泵的工作及环保性能。

 

  受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响, 水源的基本条件的不同, 水源热泵的一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。虽然总体来说, 水源热泵的运行效率较高、费用较低, 但与传统的空调制冷取暖方式相比, 在不同的地区不同需求的条件下, 水源热泵的投资经济性会有所不同。如果能够对水源热泵适用的各个主要地区进行详细的经济性分析, 将对水源热泵的推广使用起到积极的作用。

 

  关于空气源热泵、土壤源热泵、水环热泵等已有相关的全年能耗分析软件可为其应用提供重要参考, 但对于水源热泵而言, 这方面还有待进一步研究。另外, 目前国产水冷式空调器用于地下水水源热泵不尽合理, 需开发与之相适应的产品。

 

  关于水体应用研究方面

 

  由于水源热泵的应用受地域限制较多, 不同地区的不同政策、不同水质地层结构将对水源的出水、打井投资、回灌技术等提出不同程度的要求;而各个地区的初投资、运行维护费用等也不尽相同, 因此应对水源热泵作出更为合理的技术经济评价。这也是水源热泵可以得到进一步推广和应用的关键。我国国土广阔, 不同地区的具体条件不同, 水源热泵等并非都适用, 现在还缺少对各个典型地区水源热泵应用情况的分析, 以便进一步明确水源热泵合理的应用区域范围。另外, 关于水井老化、回灌困难等问题, 一般文献都说得很笼统, 并没有很明确地指出水井的一般使用年限是多少, 在实际应用中有可能遇到什么问题, 怎么解决。关于水质净化的实现方式及经济分析也少有研究介绍。而水源热泵采用闭环系统, 其中地表水、河川水、海水等自然水体经升温或降温后再排回水源当中去, 这从生态上来讲是否合理也应加以探讨。

 

  技术方面, 水源的探测开采技术需要提高, 但相应的开采费用需要降低。为了避免可能产生的地面沉降问题, 还应该尽量使含水层抽灌水量平衡, 即求抽灌水尽量在同一含水层进行(这项技术目前还很难达到, 应结合当地情况考虑回灌方式)。

 

  关于太阳能与水源热泵综合利用的新技术关于太阳能和水源的组合使用问题目前还没有太多的研究, 其应用合理性、经济性还未得到详细的论证。关于太阳和土壤的联合使用虽然有研究, 但从文献中可以看到, 其总体平均供热系数仅为2.78 , 如何进一步提高COP 值还值得进一步研究。此外还可以因地制宜开展关于土壤、水源、空气、太阳能、地热、废热等的双联甚至三联热泵的研究, 以此来扩大热泵的应用范围, 满足用户需求。