清华同方开发的水源热泵机组是针对大中型的建筑开发的可 以实现模块组合的水-水热泵机组。可以利用地下水和以及江河湖 泊的水源以及地热尾水。对不同的水源，可以通过是否加装中间换 热器来构成闭式或开式系统。机组在工作时的冷热切换，通过对水 系统的管路的切换而实现，氟系统保持稳定不变。

　　第一节：水源热泵技术概况 第二节：水源热泵空调的工作原理 第三节：水源热泵系统的组成 第四节：水源热泵空调的特点 第五节：与其它系统空调相比的优势 第六节：水热泵空调的推广阻力

　　水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河 流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能 资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现 低位热能向高位热能转移的一种技术。

　　水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃，水体温度比 环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。 而夏季水体为18-35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的 冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提 高。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说 可以节约用户30～40％的供热制冷空调的运行费用。

　　 热泵的技术性分析： 1．热泵机组可以达到一机两用的效果，即冬季利用热泵采

　　暖，夏季进行制冷。既节约了制冷机组的费用，有节省 了锅炉房的占地面积。 2．如业主已有地热井，则使用热泵则可大大便于能源的充 分并有效地利用。 3．用于生活加热等需要的能源直接依靠电热造成能源的再 浪费，是不可取的，只用热泵供热才能有效的利用电能。 4．使用热泵技术对大气及环境无任何污染，而且对能源消 耗极低，属于绿色环保型装置，符合目前我国能源、环 保的基本政策，对用户本身也无形中起到自我宣传的作 用

　　4. 水源水系统由水源取水装置，取水泵，水处理设备， 输水管网和阀门配件等组成。

　　5. 制冷工况可通过阀门切换来实现，即使水源水进冷凝 器，蒸发器的冷冻循环水接用户系统。（反之则为制 热工况）

　　水源热泵机组以水为载体，冬季采集 来自湖水、河水、地下水及地热尾水，甚 至工业废水、污水的低品位热能，借助热 泵系统，通过消耗部分电能，将所取得的 能量供给室内取暖；在夏季把室内的热量 取出，释放到水中，以达到夏季空调的目 的。该机组具有设计标准、选择优良、操 作简便、安全可靠等优点。由于水源热泵 技术利用地表水作为空调机组的制冷制热 的源，所以其具有以下优点：

　　当今社会，环境污染和能源危机已成为威胁人类生存的头等大 事，如何解决这一问题，已成为全人类的课题。在这种背景下，以 环保和节能为主要特征的绿色建筑及相应的空调系统应运而生，而 热泵系统正是满足这些要求的新兴中央空调。

　　中国最早在50年代，就曾在上海、天津等地尝试夏取冬灌的 方式抽取地下水制冷，天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我 国热泵的最早研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调 机。目前，国内的清华大学、天津大学、重庆建筑大学、天津商学 院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对水源 热泵进行研究。其中清华大学在多工况水源热泵经过多年的研究已 形成产业化的成果，已建成数个示范工程。

　　地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水、 地表的河流和湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当 的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵 机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中， 由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则 从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂 提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1kW的能量， 用户可以得到4kW以上的热量或冷量。

　　清华同方的水源热泵机组除了具有传统的水源热泵的所有的特 点以外，作为针对中国国情设计的系统，其值得注意的特点有：

　　对于从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构，确 保可以在经济条件下打井找到合适的水源，同时还应当考虑当地的地质 和土壤的条件，保证用后尾水的回灌能轻松实现。 ⑶ 投资的经济性

　　由于受到不同地区、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；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。

　　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。

　　欧洲第一台热泵机组是在1938年间制造的。它以河水 低温热源，向市政厅供热，输出的热水温度可达60℃。在 冬季采用热泵作为采暖需要，在夏季也能用来制冷。1973 年能源危机的推动，使热泵的发展形成了一个高潮。目前， 欧洲的热泵理论与技术均已高度发达，这种“一举两得”并 且环保的设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。

　　目前我国利用较多的是水源热泵，就是以地 下水作为冷热源体，在冬季利用热泵吸收其热 量向建筑物供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向 其排放、实现对建筑物供冷。传统的暖通空调系 统需要很多辅助系统或设备来完成一个完整的暖 通空调功能，如冷却塔。而水源热泵系统只是通 过与地下水的热交换来完成制冷或制热的效果。 只应用一个硬件系统，通过在不同季节进行冷凝 器和蒸发器的转换，就可以完成制冷与制热功能 的转换。

　　80年代来，我国热泵在各种场合的应用研究有了许多 发展。针对我国地热资源较丰富的情况，若把一次直接利用 后或经过降温的地下热水作为热泵的低位热源使用，就可增 大使用地下水的温度差，并提高地热的利用率，这在京津地 区早已有过应用实践。而这种设备同时对于我国能源使用效 率不高、分配不均匀的现状也提出了一个有效的解决方法。

　　水源热泵理论上可通过一切的水资源，其实在实际工程中，不同 的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的 水源成为水源热泵应用的一个关键。目前的水源热泵利用方式中，闭式 系统一般成本较高。而开式系统，能否寻找到合适的水源就成为使用水 源热泵的限制条件。对开式系统，水源要求必须满足一定的温度、水量 和清洁度。 ⑵ 水层的地理结构的限制

　　地下水的能量大，属于低位热源，需要通过热 泵提升热位向生活和生产过程提供有用的热量。而热 泵拥有大于1的制热系数，高于锅炉供设备，对能量 的利用远远优于其他方式的采暖方式。

　　（1）环保效益显著 水源热泵是利用了地表水作为冷热源，进行能量转换的供暖空

　　调系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，，没有燃 烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔 的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，使环境 更优美。 （2） 高效节能

　　在制冷模式时，高压高温的制冷剂气体从压缩机出来后进入水 /制冷剂的冷凝器，向水中排放热量而冷却成高压液体，并使水温 升高。到热膨胀阀进行节流膨胀成低压液体后进入蒸发器蒸发成低 压蒸汽，同时吸收空气的（水）的热量。低压制冷剂蒸汽又进入压 缩机压缩成高压气体，如此循环不已。此时，制冷环境需要的冷冻 水在蒸发器中获得。 在供热模式时，高压高温制冷剂气体从压缩 机压出后进入冷凝器同时排放热量而冷却成高压液体，到热膨胀阀 进行节流膨胀成低压液体进入蒸发器器蒸发成低压蒸汽，蒸发过程 中吸收水中的热量将水冷却。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成 高压气体，如此循环不已。此时，供热环境需要的热水在冷凝器中 获得。热泵系统是一种高效、节能、节资、冷暖两用、运行灵活且 无污染的新型中央空调系统。它利用空气、地表水、地下水、工业 废水及地下常温土壤资源，借助压缩机系统，完成制冷（制热）。 它无须任何人工资源，彻底取代了锅炉或市政管网等传统的供暖方 式和中央空调系统。它不向外界排放任何废气、废水、废渣，使人 们远离粉尘、废气和霉菌，是一种理想“绿色技术”。

　　水源热泵系统可供暖、空调，一机多用，一套系统 可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。 （5）自动运行

　　水源热泵机组由于工况稳定，所以能设计简单的 系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自 动控制程度高，使用寿命长可达到15年以上。

　　当然，水源热泵也不是十全十美的，其应用也会受到制约。 ⑴ 可利用的水源条件限制

　　小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体 温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定， 也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的 冬季除霜等难点问题。 （4）一机多用，应用范围广

　　清华同方的水源在产品的设计时，采用的技术路线做制冷剂，采用成熟的热泵技术，考虑中国的实际国情，重点 放在高出水温度和宽使用温度的实现上，选择并确定压缩机工作点 和工作范围，本着节水节能的思想，设计大温差的分段水换热器。 氟系统的设计采用分系统完全独立的模块化思想，系统部件数量少 而品质精良。控制管理系统最大限度地考虑多系统的协调统一控制，并设置多 种的安全保护，同时考虑水系统的水泵控制和远程的操作。

　　2. 用户（室内末端等）系统由用户侧水管系统，循环水 泵，水过滤器，静电水处理仪，各种末端空气处理设 备，膨胀定压设备及相关阀门配件组成。

　　3. 水源中央空调主机系统由压缩机，蒸发器，冷凝器， 膨胀阀，各种制冷管道配件和电器控制管理系统等组成。

　　热泵的经济性是由多方面来确定的，它与锅炉房供热相比，显 然具有以下特点： 1． 运行附加费较小，这是因为： （1） 热泵装置不需要燃料输送费用和保管费、排渣运输费。 （2） 检修周期较长，因锅炉设备与高温烟气接触，构件极易受损； 而热泵系统只有两个部件运动，磨损少，平时无需任何检修。 （3） 管理人员与劳动强度均可减少，节省工资开支。 2． 运行直接费用（电费）一般比燃煤锅炉大，这是热泵的主要开支。 3． 热泵初投资费用常大于锅炉房设备（指单纯为冬季供热而设）。 相同容量的制热设备比锅炉设备为贵。此外，初投资与装置规模， 机房土建规模投资亦有关。