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地源熱泵中央空調(diào)和地源熱泵熱水器都是一種高效、環(huán)保、安全的節(jié)能技術(shù)，如果將兩者結(jié)合起來，做成集制冷、制熱和制生活熱水于一體的全熱回收熱泵機組，夏季時，利用空調(diào)的冷凝熱免費制取生活用水，換季時則作為熱泵熱水器單獨提供生活熱水，冬季時，機組在非空調(diào)使用時段制取生活熱水，既將二者的節(jié)能優(yōu)勢統(tǒng)一，也可以降低投資成本，有能充分利用機組，提高機組的使用率。

關(guān)鍵詞：地源熱泵、熱泵熱水器、節(jié)能、全熱回收現(xiàn)狀：

地源熱泵與空氣源熱泵相比，有著無可比擬的節(jié)能優(yōu)勢，已完為世界上發(fā)展最快的可再生能源應(yīng)用之一。黨的十七大報告指出：“建設(shè)生態(tài)方明，基本形成節(jié)約能源資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、境長方式、消費模式?！笔晃迤陂g，加快建設(shè)節(jié)約型、環(huán)境友好型社會成訓(xùn)頭等要務(wù)，節(jié)約資源成為基本國策，推進(jìn)建筑節(jié)能工作迫在眉睫，地源熱泵技術(shù)正是要實現(xiàn)這一時代目標(biāo)的最佳選擇。與傳統(tǒng)中央空調(diào)相比，地源熱泵實現(xiàn)了環(huán)保與節(jié)能的統(tǒng)一，在建筑供熱空調(diào)中采用該技術(shù)可有效提主一次能源利用率，此項技術(shù)代表著節(jié)能型中央空調(diào)的發(fā)展趨勢，推廣其使用將對建筑節(jié)能目標(biāo)的實現(xiàn)、合理利用資源、改善環(huán)境產(chǎn)生巨大的推動作用。

熱泵熱水器與傳統(tǒng)電熱水器、燃?xì)鉄崴畾庀啾龋懈蟮墓?jié)能優(yōu)勢。熱泵熱水器由于水電分離，且不產(chǎn)生廢氣，因此更完全、更環(huán)保。與太陽能熱水器相比，其使用不受天氣影響，且其安裝比太陽能熱水器更方便，不受樓層限制。而地源熱泵熱水器由于其熱源溫度高且穩(wěn)定，因此比空氣源熱泵熱水器更節(jié)能。

系統(tǒng)設(shè)計：

要想實現(xiàn)全熱回收功能，最簡單的辦法是在熱泵機組四通閥與壓縮機排氣口串入一個熱回收換熱器。如下圖：

1-壓縮機2-熱回收換熱器3-四通閥

4-源側(cè)換熱器5-節(jié)流裝置6-使用側(cè)換熱器

圖1四通閥換向熱泵+全熱回收系統(tǒng)簡圖

為了解決四通閥液擊問題，可采用電磁閥橋式換向系統(tǒng)來替代四通閥，如下圖：

當(dāng)機組需要制冷運行時，電磁閥M1、M4開啟，電磁閥M2、M3關(guān)閉；制熱時，電磁閥M2、M3開啟，電磁閥M1、M4關(guān)閉。

工程設(shè)計：

機組空調(diào)的工程應(yīng)用可控通常的地源熱泵工程來設(shè)計，其生活熱水部分可設(shè)計為直熱式和循環(huán)式，也可設(shè)計為直熱循環(huán)式。直熱式制取生活熱水是通過機組對初始冷水進(jìn)行一次加熱，直接制取所需溫度的生活熱水，該方法對冷水加熱時，加熱前后溫差大，其優(yōu)點是工作工況較穩(wěn)定，但是當(dāng)生活熱水儲水箱由于散熱降溫低于所需溫度時，無法對水箱儲水進(jìn)行二次加熱。

循環(huán)式制取生活熱水則是通過機組對水箱內(nèi)儲水進(jìn)行循環(huán)加熱，逐漸加熱至所需溫度的生活熱水。其優(yōu)點是生活熱水工程設(shè)計簡單，水箱溫度可控，但由于其在制取熱水過程中隨著熱水溫度不斷上升，機組工作工況逐漸惡劣，且機組能效也逐漸下降。當(dāng)水溫達(dá)到45℃以上時，壓縮機排氣溫度及壓力很高，將影響壓縮機的使用壽命。

而直熱循環(huán)式則綜合利用了兩者優(yōu)點，雖然機組也會循環(huán)式運行，但其循環(huán)式運行時間短，對壓縮機使用壽命影響不大。

以下的直熱循環(huán)式的工程設(shè)計簡圖；

工程采用開式保溫水箱，水箱設(shè)高低限水位開關(guān)，低位開關(guān)為水箱啟動補水開關(guān)，高位開關(guān)是水箱停止補水開關(guān)。由于生活熱水使用量會隨季節(jié)改變，因此水箱水位開關(guān)可設(shè)計成多段位式，以便在不同的季節(jié)，保持不同的水位。

當(dāng)水箱補水時，機組開啟，機組對冷水進(jìn)行快熱加熱，當(dāng)補水管壓力不足時，開啟水箱供水水泵P1，對補水壓力作出補償。

當(dāng)溫度傳感器T檢測到水箱溫度低于設(shè)定值時，則啟動水箱循環(huán)泵，并啟動機組，對水箱儲水進(jìn)行循環(huán)加熱。

系統(tǒng)控制：

制熱+生活熱水

該模式下，為防止空調(diào)負(fù)荷側(cè)和生活熱水側(cè)搶熱量，造成兩側(cè)同時效果差的現(xiàn)象，機組在該模式下的控制，應(yīng)設(shè)置一個優(yōu)先級，一般以生活熱水為優(yōu)先。當(dāng)生活滿足使用要求時，再開啟空調(diào)負(fù)荷側(cè)。

機組噴液冷卻

當(dāng)水箱儲水循環(huán)加熱時，溫度達(dá)到50℃時，由于機組工作工況較為惡劣，壓縮機最高工作溫度可能達(dá)到115℃以上，最高排氣壓力可能達(dá)到2.7MPa以上，為提高壓縮機的工作安全性，需要在機組冷凝器出口和壓縮機進(jìn)氣口處增加噴液冷卻裝置。該裝置可由電磁閥與毛細(xì)管串聯(lián)組成(如圖3)，通過檢測壓縮機排氣管的溫度來控制電磁閥的開關(guān)，當(dāng)壓縮機排氣管溫度達(dá)到設(shè)定值后（一般為105～110℃），開啟電磁閥進(jìn)行噴液冷卻；當(dāng)壓縮機排氣管溫度低于設(shè)定值后（一般為90℃），關(guān)閉電磁閥停止噴液冷卻。

運行費用對比：

以下對制取生活熱水時，全熱回收熱泵機組、電熱水器、燃?xì)鉄崴鞯热N熱水器的運行費用熱水使用：

夏季

冬季

換熱季節(jié)

各季節(jié)自來水溫（℃）

25

7

15

單日用水量（T）

6

10

8

季節(jié)時長（月）

3

3

6

熱水負(fù)荷（按熱水出水溫度55℃計，每月按30天計）

夏季

冬季

換熱季節(jié)

單日熱水負(fù)荷（kJ）

7.56×105kJ

2.016×106kJ

1.344×106kJ

季節(jié)熱水負(fù)荷（kJ）

0.68×108kJ

1.81×108kJ

2.42×108kJ

注；

單日熱水負(fù)荷Q=cmΔt，其中c為水比熱4.2kJ/(kg·℃)，m為單日用水量，Δt為水加熱前后溫差；

季節(jié)熱水負(fù)荷=季節(jié)時長×當(dāng)季的單日熱水負(fù)荷；

全熱回收熱泵機組、電熱水器、燃?xì)鉄崴髂赀\行成本計算

全熱回收熱泵機組

電熱水器

燃?xì)鉄崴?/p>

年運行總負(fù)荷

4.23×108kJ

4.91×108kJ

4.91×108kJ

年運行用電（氣）量

26100kW·h

1.364×105kW·h

13640m3

年運行費用

2.61萬元

13.64萬元

3.55萬元

注：用電按1RMB/（kW·h）商業(yè)用電價格計算，天然氣價格按2.6RMB/m3計算，天燃?xì)鉄嶂蛋?.6×104kJ/m3。全熱回收熱泵機組夏季制熱水全免費，因此夏季熱水負(fù)荷不計入機組制熱水負(fù)荷之內(nèi)。電熱水器和燃?xì)鉄崴髦茻嵝示?00%計算，全熱回收熱泵機組的熱水能效按《熱泵熱水器》水源式能效標(biāo)準(zhǔn)4.5。

從以上運行費用對比，全熱回收熱泵機組的運行費用是三種熱水器中最低的。

發(fā)展方向：

將熱泵空調(diào)和熱泵熱水器結(jié)合起來，可使機組在夏季免費制取生活熱水，也可使機組在換熱季節(jié)單獨制取生活熱水，既提高了機組的使用率，也提高了機組對低位能源的利用率，綜合提高了機組效率。因此全熱回收熱泵機組必將成為今后熱泵機組的重要發(fā)展方向。如果設(shè)計出能容液擊的四通換向閥，將會大大的推動全熱回收熱泵機組的發(fā)展。