摘要：水源是應(yīng)用水源熱泵的前提。文中闡述了影響水源熱泵運(yùn)行工效的水源系統(tǒng)的水量、水溫、水質(zhì)和供水穩(wěn)定性等因素。介紹了各類水源、取水構(gòu)筑物、水處理技術(shù)、回灌技術(shù)，指出了水源方案設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意的一些問題。

　　關(guān)鍵詞：水源熱泵；運(yùn)行工效；取水；回灌

　　清華同方人工環(huán)境設(shè)備公司今年向市場(chǎng)投放了節(jié)能、環(huán)保型新產(chǎn)品—GHP型水源中央空調(diào)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)其它廠家也有類似產(chǎn)品面市，如“節(jié)能冷暖機(jī)”、“地溫冷暖機(jī)”，“地溫空調(diào)”，“地溫?zé)岜?rdquo;等。名稱雖然各異，但基本同屬熱泵類產(chǎn)品。熱泵能有效利用空氣、水體和土壤中蘊(yùn)藏的低溫位熱能。水源熱泵系統(tǒng)是21世紀(jì)能源利用的最優(yōu)方式之一。適合、可靠的水源是有效應(yīng)用水源熱泵的前提，推廣利用水源熱泵技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意解決好相關(guān)的水源問題。

　　1、水源熱泵工作原理及其系統(tǒng)構(gòu)成

　　“熱泵”這一術(shù)語(yǔ)是借鑒“水泵”一詞得來。在自然環(huán)境中，水往低處流動(dòng)，熱向低溫位傳遞。水泵將水從低處泵送到高處利用。而熱泵可將低溫位熱能“泵送”（交換傳遞）到高溫位提供利用。在我國(guó)《暖通空調(diào)術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)（GB50155-92）》中，對(duì)“熱泵”的解釋是“能實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器和冷凝器功能轉(zhuǎn)換的制冷機(jī)”； 在《新國(guó)際制冷詞典（New International Dictionary of Refrigeration）》中，對(duì)“熱泵”的解釋是“以冷凝器放出的熱量來供熱的制冷系統(tǒng)”�？梢�，熱泵在本質(zhì)上是與制冷機(jī)相同的，只是運(yùn)行工況不同。其工作原理是，由電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，使工質(zhì)（如R22）循環(huán)運(yùn)動(dòng)反復(fù)發(fā)生物理相變過程，分別在蒸發(fā)器中氣化吸熱、在冷凝器中液化放熱，使熱量不斷得到交換傳遞，并通過閥門切換使機(jī)組實(shí)現(xiàn)制熱（或制冷）功能。在此過程中，熱泵的壓縮機(jī)需要一定量的高位電能驅(qū)動(dòng)，其蒸發(fā)器吸收的是低位熱能，但熱泵輸出的熱量是可利用的高位熱能，在數(shù)量上是其所消耗的高位熱能和所吸收低位熱能的總和。熱泵輸出功率與輸入功率之比稱為熱泵性能系數(shù)，即COP值（Coefficient of Performance ）。熱泵有多種，以水作為熱源和供熱介質(zhì)的熱泵稱為水源熱泵。水源熱泵性能系數(shù)（即COP值）高于空氣源熱泵，系統(tǒng)運(yùn)行性能穩(wěn)定。

　　水源熱泵工程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，一般由水源系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)房系統(tǒng)和末端散熱系統(tǒng)三部分組成。其中，水源系統(tǒng)包括水源、取水構(gòu)筑物、輸水管網(wǎng)和水處理設(shè)備等。

　　2、水源熱泵對(duì)水源系統(tǒng)的要求

　　水源系統(tǒng)的水量、水溫、水質(zhì)和供水穩(wěn)定性是影響水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行效果的重要因素。應(yīng)用水源熱泵時(shí)，對(duì)水源系統(tǒng)的原則要求是：水量充足，水溫適度，水質(zhì)適宜，供水穩(wěn)定。具體說，水源的水量，應(yīng)當(dāng)充足夠用，能滿足用戶制熱負(fù)荷或制冷負(fù)荷的需要。如水量不足，機(jī)組的制熱量和制冷量將隨之減少，達(dá)不到用戶要求。水源的水溫應(yīng)適度，適合機(jī)組運(yùn)行工況要求。例如，清華同方GHP型水源中央空調(diào)系統(tǒng)在制熱運(yùn)行工況時(shí)，水源水溫應(yīng)為12—22℃；在制冷運(yùn)行工況時(shí)，水源水溫應(yīng)為18—30℃。水源的水質(zhì)，應(yīng)適宜于系統(tǒng)機(jī)組、管道和閥門的材質(zhì)，不至于產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕損壞。水源系統(tǒng)供水保證率要高，供水功能具有長(zhǎng)期可靠性，能保證水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)長(zhǎng)期和穩(wěn)定運(yùn)行。

　　3、水源

　　原則上講，凡是水量、水溫能夠滿足用戶制熱負(fù)荷或制冷復(fù)荷的需要，水質(zhì)對(duì)機(jī)組設(shè)備不產(chǎn)生腐蝕損壞的任何水源都可作為水源熱泵系統(tǒng)利用的水源，既可以是再生水源，也可以是自然水源。

　　3.1 再生水源

　　是指人工利用后排放但經(jīng)過處理的城市生活污水、工業(yè)廢水、礦山廢水、油田廢水和熱電廠冷卻水等水源，有條件利用再生水源的用戶，變廢為利，可減少初投資，節(jié)約水資源。但對(duì)大多數(shù)用戶來說，可供選擇的是自然界中的水源。

　　3.2 自然界中的水源

　　自然界中的水分布于大氣圈、地球表面和地殼巖石中，分別稱之為大氣水、地表水和地下水。陸地上的地表水和地下水均來自于大氣降水。

　　地表水中的海水約占自然界水總儲(chǔ)量的96.5%。濱海城市有條件利用海水，國(guó)外有應(yīng)用海水作熱泵水源的實(shí)例。我國(guó)一些沿海城市利用海水作工業(yè)冷卻水源已有多年歷史。近年，國(guó)內(nèi)有用海水作熱泵水源的研究，但海水水源熱泵技術(shù)的實(shí)用化尚待時(shí)日。陸地上的地表水，即江、河、湖、水庫(kù)水比海水和地下水礦化度低，但含泥沙等固體顆粒物、膠質(zhì)懸浮物及藻類等有機(jī)物較多，含砂量和渾濁度較高，須經(jīng)必要處理方可作熱泵水源。

　　地下水是指埋藏和運(yùn)移在地表以下含水層中的的水體。地下水分布廣泛，水質(zhì)比地表水好，水溫隨氣候變化比地表水小，是水源中央空調(diào)可以利用的較為理想的水源。

　　3.3 水量與水源的選擇

　　水量是影響水源熱泵系統(tǒng)工作效果的關(guān)鍵因素，一項(xiàng)工程所需水量多少由該工程負(fù)荷與機(jī)組性能確定，所選擇的水源水量應(yīng)滿足負(fù)荷要求。如果其他各種條件均具備，但水量略有不足，其缺口可采取一定輔助彌補(bǔ)措施解決。如水量缺口較大，不能滿足負(fù)荷要求，就應(yīng)考慮其他方案。 就某項(xiàng)具體工程而言，應(yīng)從實(shí)際情況出發(fā)，判斷是否具備可利用的水源。不同工程的場(chǎng)地環(huán)境和水文地質(zhì)條件千差萬別，可利用的水源各不相同，應(yīng)因地制宜地選擇適用水源。當(dāng)有不同水源可供選擇時(shí)，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，擇優(yōu)確定。

　　4、水質(zhì)

　　自然界中的水處于無休止循環(huán)運(yùn)動(dòng)中，不斷與大氣、土壤和巖石等環(huán)境介質(zhì)接觸、互相作用，使其具有復(fù)雜的化學(xué)成分、化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。應(yīng)用水源熱泵時(shí)，除應(yīng)關(guān)心水源水量外，還應(yīng)關(guān)注水的溫度、化學(xué)成分、渾濁度、硬度、礦化度和腐蝕性等因素。但是，目前對(duì)水源熱泵所用水源的水質(zhì)尚無有關(guān)規(guī)定，本文所提數(shù)據(jù)參考了冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和某些地下水回灌水質(zhì)的有關(guān)規(guī)定。