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水源热泵对水源系统的要求

水源系统的水量、水温、水质和供水稳定性是影响水源热泵系统运行效果的重要因素。应用水源热泵时,对水源系统的原则要求是:水量充足,水温适度,水质适宜,供水稳定。具体说,水源的水量,应当充足够用,能满足用户制热负荷或制冷负荷的需要。如水量不足,机组的制热量和制冷量将随之减少,达不到用户要求。水源的水温应适度,适合机组运行工况要求。例如,清华同方GHP型水源中央空调系统在制热运行工况时,水源水温应为12—22℃;在制冷运行工况时,水源水温应为18—30℃。水源的水质,应适宜于系统机组、管道和阀门的材质,不至于产生严重的腐蚀损坏。水源系统供水保证率要高,供水功能具有长期可靠性,能保证水源热泵中央空调系统长期和稳定运行。

一、水源原则上讲,凡是水量、水温能够满足用户制热负荷或制冷复荷的需要,水质对机组设备不产生腐蚀损坏的任何水源都可作为水源热泵系统利用的水源,既可以是再生水源,也可以是自然水源。

1.再生水源是指人工利用后排放但经过处理的城市生活污水、工业废水、矿山废水、油田废水和热电厂冷却水等水源,有条件利用再生水源的用户,变废为利,可减少初投资,节约水资源。但对大多数用户来说,可供选择的是自然界中的水源。

2.自然界中的水源自然界中的水分布于大气圈、地球表面和地壳岩石中,分别称之为大气水、地表水和地下水。陆地上的地表水和地下水均来自于大气降水。地表水中的海水约占自然界水总储量的96.5%。滨海城市有条件利用海水,国外有应用海水作热泵水源的实例。我国一些沿海城市利用海水作工业冷却水源已有多年历史。近年,国内有用海水作热泵水源的研究,但海水水源热泵技术的实用化尚待时日。陆地上的地表水,即江、河、湖、水库水比海水和地下水矿化度低,但含泥沙等固体颗粒物、胶质悬浮物及藻类等有机物较多,含砂量和浑浊度较高,须经必要处理方可作热泵水源。地下水是指埋藏和运移在地表以下含水层中的的水体。地下水分布广泛,水质比地表水好,水温随气候变化比地表水小,是水源中央空调可以利用的较为理想的水源。

3.水量与水源的选择水量是影响水源热泵系统工作效果的关键因素,一项工程所需水量多少由该工程负荷与机组性能确定,所选择的水源水量应满足负荷要求。如果其他各种条件均具备,但水量略有不足,其缺口可采取一定辅助弥补措施解决。如水量缺口较大,不能满足负荷要求,就应考虑其他方案。就某项具体工程而言,应从实际情况出发,判断是否具备可利用的水源。不同工程的场地环境和水文地质条件千差万别,可利用的水源各不相同,应因地制宜地选择适用水源。当有不同水源可供选择时,应通过技术经济分析比较,择优确定。

二、水质自然界中的水处于无休止循环运动中,不断与大气、土壤和岩石等环境介质接触、互相作用,使其具有复杂的化学成分、化学性质和物理性质。应用水源热泵时,除应关心水源水量外,还应关注水的温度、化学成分、浑浊度、硬度、矿化度和腐蚀性等因素。但是,目前对水源热泵所用水源的水质尚无有关规定,本文所提数据参考了冷却水水质标准和某些地下水回灌水质的有关规定。

1.温度地表水水温随季节、纬度和高程不同而变化。长江以北和高原地区,冬季地表水结冰,无法利用于制热供暖。夏季水温一般低于30℃,可用于制冷空调。地下水水温随自然地理环境、地质条件及循环深度不同而变化。近地表处为变温带,变温带之下的一定深度为恒温带,地下水温不受太阳辐射影响。不同纬度地区的恒温带深度不同,水温范围10—22℃。恒温带向下,地下水温随深度增加而升高,升高多少取决于不同地域和不同岩性的地热增温率。地壳平均地热增温率为2.5℃/100m,大于这一数值为地热异常。富含地下水的地热异常区可形成地热田。据1997年统计数字,全国已发现地热点3200多处,开发利用130处地热田,年开采地热水3.45亿m3。目前,许多地热用户排放弃水温度较高(约40℃)。应用水源热泵可使弃水中的30℃温差得到再利用,大大提高地热能利用率。

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