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2024年11月24日
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【編者按】
如今，全球能源危機和日趨嚴重的環境污染已成為威脅人類生存的頭等大事，如何解決這一問題，已成為全人類的課題。
能源資源問題關系我國經濟社會發展全局。為了促進可再生能源的開發利用，增加能源供應，改善能源結構，保障能源安全，保護環境，實現經濟社會的可持續發展，國務院于2006年1月1日頒布了《可再生能源法》。隨后，財政部、建設部于2006年9月25日頒布了
《可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法》，在專項資金支持的六項重點領域中，有四項都依靠水源熱泵技術。
現階段，我國正處于城市化的快速進程中，隨著城市人口的增長及人們生活的提升，以環保和節能為主要特征的綠色建筑及相應的空調系統應運而生，從各種循環利用的水源中提取能量、以解決建筑物供冷供熱的水源熱泵技術，將成為城市供冷供暖的理想選擇。
篇章1：行業現狀
溯源及現狀
水源熱泵地溫中央空調系統的歷史可以追溯到1912年瑞士的一個專利，而熱泵真正意義的商業應用也只有近十幾年的歷史。
我國的水源熱泵行業近幾年才開始起步，但發展勢頭看好。這除了得益于國內外的大環境——即節約常規能源、充分利用可再生能源外，還有一個很重要的原因，那就是我國具有較好的熱泵科研與應用的基礎。
有資料表明，早在20世紀50年代，天津大學熱能研究所呂燦仁教授就開展了我國熱泵的最早研究，1965年成功研制國內第一臺水冷式熱泵空調機。
目前，國內的清華大學、天津大學、重慶建筑大學、天津商學院、中國科學院廣州能源研究所等多家大學和研究機構都在對水源熱泵進行研究。其中中國科學院廣州能源研究所等單位還多次召開全國性的有關熱泵技術發展與應用的專題研討會，清華大學經過多年的研究在多工況水源熱泵領域已經形成產業化的成果，建成數個示范工程。
中南科萊公司和中國建筑科學研究院、鄭州大學綜合設計研究院全方位合作，對外開展水（地）源熱泵中央空調、可再生能源綜合開發的市場業務，已形成了一套從方案咨詢、系統設計、產品研發、生產、工程施工、售后服務、專業人才培訓為一體的能源綜合利用及開發的專業化服務體系。
原理及特性
正如水通過水泵能從低處向高處流動一樣，熱泵系統就是能夠把能量從溫度低（低品位能量）傳遞到溫度高（高品位能量）的設備系統。它是以花費一部分高質能為代價，從自然環境中獲取能量，并連同所花費的高質能一起向用戶供熱，從而有效地利用了低水平的熱能。
水源熱泵是一種介于中央空調和分散空調之間的優化空調能源方式，它既具有中央空調合理利用能源，設備能效系數高，運行成本低和安全、可靠等優點，又具有分散空調調節靈活、方便，便于管理和收費等優點。
水源熱泵技術在建筑中的應用
從水源熱泵的市場應用看，我國南方的深圳、廣州到過渡地區的上海、南京直到北方采暖地區的北京、大連等城市的公共建筑(辦公樓、商住樓、商場等)，而且住宅建筑上得到了廣泛的應用。
北京奧運村利用再生水水源熱泵空調系統，不需要冷卻塔、鍋爐房，其能源消耗量是傳統電鍋爐的1/4，更重要的是，它不會排放任何污染物。
作為建設部第一批（2006年）可再生能源建筑應用示范項目，全國最大規模的水源熱泵住宅區，海信地產開發的麥島金岸投資4億元人民幣，采用了國際先進的海水/污水源熱泵，節約了能源，減少了污染。建成后采暖每年可減少燃煤20206余噸，每年減少向大氣排放二氧化碳54050余噸。運用海水中央空調，比傳統空調系統運行效率高出40%，節省運行費用40%左右。
有業內人士分析，水源熱泵技術目前除了被廣泛應用于各類民用建筑、公用建筑、軍事建筑等所有需要供冷供暖供應洗浴熱水的中央空調系統，還涉及到工業領域中冷凍、冷藏、冷卻的工藝系統，成為節能減排的重要技術之一。
篇章2：典型技術推介
科萊智星：盡顯地溫空調技術魅力
科萊智星是中南科萊公司的產品品牌，憑借完善的科學工藝，在數百項水源熱泵空調工程中進行實踐，使水源熱泵空調技術在住宅小區、別墅、辦公樓、醫院、商場、娛樂場所、高檔賓館、工廠等各類建筑物中展現了無窮魅力。那么，該技術有何優勢？具體節能效果如何？
技術優點
優點1：環保無污染。省去了鍋爐系統，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；省去了冷卻塔系統，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染，使環境更加潔凈優美。
優點2：節省投資壽命長。一套系統解決冷、暖、浴的供應，安裝簡單、節省投資費用，運行壽命達到20年以上。
優點3：高效節能。無論冬季還是夏季，每投入1KW電能均可得到5KW左右的熱能或冷能。能源利用效率遠高于其他形式的中央空調系統。
優點4：應用范圍廣。除了從土壤或地下水提取能量，水源熱泵機組還可以從工業廢水、污水、中水、湖水、海水中提取能量，廣泛地應用在民用建筑采暖、冷暖空調、工業企業冷凍、冷藏、冷卻、加熱等領域，從而節約了大量采暖、供熱、供冷能量。
優點5：運行穩定安全。地源/水源熱泵從溫度相對恒定的水源中提取能量，相當于汽車以經濟時速在高速公路上行駛，平穩而安全，故障率較低。
優點6：節省運行費用。本系統最大特點是節能減排，利用可再生能源。無論冬季還是夏季，運行費用只有傳統供冷供暖方式的1/2-1/3。
水源熱泵系統節能量分析
因為井水溫度夏季低于環境空氣溫度、冬季高于環境溫度，且全年基本穩定，因而機組無論制冷或制熱，都非常穩定且效率不受氣溫影響。
水源熱泵機組節能表現如下：在夏季運行時COP（能效比）達5.2-6.0，制冷效果因不受氣溫影響，其裝機容量可以低于常規冷水機組10-20%；配套設備功率降低20%左右。冬季制熱效率COP為4.2-5.0。根據上述優勢，水源熱泵機組在夏季比常規制冷機組節約運行費用20%，冬季比電、油鍋爐節約費用70%，比集中供熱節約50% ，比燃氣鍋爐、風源機組節約費用40%。
以某小區水源熱泵中央空調系統為例，該項目共12棟樓，建筑面積43000平方米，選用“科萊智星”滿液式水源熱泵機組 KFWH8701型1臺，KFWH7101型2臺，總制冷量2295KW，制熱量2431KW（冬季實際運行負荷為2000KW）。冬夏運行均按120天計算，則采用水源熱泵技術，全年空調電費為平均每天每平方米0.085元。
而采用常規能源的耗能量統計如下：（1）冬季集中供暖收費標準為：0.165元/天·平米（2）夏季采用水冷機組，每年運行耗電量總計為：則采用傳統的冷卻塔+冷水機組形式，夏季電費：0.12元/天·平米。
由此可見，采用水源熱泵技術，每一萬平米住宅建筑每年可節約電量，折合標準煤100噸。其他建筑，比如辦公樓、教學樓、體育館等公用建筑雖然與住宅相比冷暖負荷較大，但工作時間相對較短，全年節能量實際與住宅建筑基本相同。
鏈接：技術背后
郭其峰：用新能源技術為社會造福
在河南省舉辦的節能科技展上，鄭州中南科萊空調設備有限公司總經理郭其峰作為企業家代表在開幕式上發言時曾說，“要利用新的能源技術為社會造福”。他的一番話曾給記者留下了深刻的印象，引起了記者對科萊空調的關注。
后來，在城市化編輯部的公共郵箱，記者收到了“水源熱泵——城市供冷供暖的新技術”的投稿，文章是郭其峰寫的，而記者也知道了他的另一個身份——鄭州大學綜合設計研究院建筑節能研究所副所長，他是一個水源熱泵的專業人士。于是，也就有了對中南科萊空調的深層次了解和報道。
原理要節能，系統也要節能
根據多年來的理論探索和工程實踐，郭其峰指出，水源熱泵中央空調系統在原理上的環保節能，不僅靠科學合理的水源系統工藝才能得到體現，而且靠量體裁衣的水源熱泵主機才能得到保障。如果兩者不能統籌兼顧，相得益彰，最終就會出現原理節能而系統不節能，甚至系統徹底失敗的現象。
郭其峰說，由于全國各地的地質狀況、氣候條件千差萬別，建筑物形態各異，水源的水質水溫迥然不同，選配什么樣的主機才能真正利用好項目所在地的可再生能源，切實滿足用戶的投資需求，成為中南科萊市場、研發、生產部門研究工作的重中之重。
據介紹，作為新加坡獨資企業，鄭州中南科萊空調設備有限公司是主要致力于從各種水源、土壤中高效提取能量，用于建筑物冷、暖供應和工業領域的冷凍、冷藏、冷卻的能量需求。針對項目的差異化需求，中南科萊在標準工況下采用螺桿式水源熱泵機組，在水質差、水溫低的工況下采用滿液式螺桿機組，在腐蝕性較強的水源情況下采用滿液式海水/污水螺桿機組，在小型建筑物中采用渦旋式機組，在大空間建筑物中采用豪華柜式機組，需要獨立控制的房間采用水環式機組，還可以用熱回收機組與冷凍冷藏冷卻的工業系統配合應用以回收余熱。以上產品組合能夠真正實現安全運行、環保節能，應對一切惡劣工況，最大限度地提取可再生能源。
支招：水源熱泵技實施有要領
一個土建項目是否能上水源熱泵中央空調，取決于該項目所在地是否具有水源。如果有溫度適宜、水量恒定的工業尾水、污水中水、地表水、海水等各種形式的水源，則可以直接從上述水源中提取冷熱能。如果沒有，再考慮地下水方式是否可行。有的地區嚴重缺乏地下水，有的地區當地政府嚴禁開采地下水，有的項目在建筑物周邊空地根本不具有水井施工的客觀條件，所以地下水方式會受到各種因素的限制。為了解決上述問題，在項目前期規劃設計階段，須作如下工作：
（1）查看建筑物的總平面圖，了解建筑物周邊是否有理想的水源或空余場地可以用來打井。
（2）了解當地政府是否允許開鑿水源熱泵水井，有哪些規定和辦理程序。
（3）通過水利部門和地質勘探部門了解地下水狀況、水井工藝要求、打井成本、水質、水量、水溫等詳細資料。
（4）如經論證后確認具備條件，水井供應系統圖紙設計前一定要在建筑物周邊空地開鑿一口試驗井，為制定整體的水井工藝提供可靠的數據資料。
（5）通過專業的設計院設計提取水源的工藝，或通過專業的鑿井機構確定科學合理的水井施工工藝。
郭其峰說，要做好每一個水源熱泵中央空調系統工程，需要建設方、設計單位、供應商、施工單位通力配合，互相交流，認真總結，為水源熱泵技術在城市的健康發展打下良性循環的基礎。
