水环热泵空调系统

水环热泵空调系统是指小型的水/空气热泵机组的一种应用方式，典型的水环热泵空调系统由三部分组成：室内的小型水/空气热泵机组；水循环环路；辅助设备。

水环热泵系统的出现、存在、发展，其生命力在于具有热回收功能，其最主要、最本质的优点是可以利用制冷空调房间排放的冷凝热来加热供热空调房间，从而提高了建筑物内部的能源利用系数。

概述

水环热泵空调系统是指小型的水/空气热泵机组的一种应用方式，即用水环路将小型的水/热泵机组并联在一起，形成一个封闭环路，构成一套回收建筑物内部余热作为其低位热源的热泵供暖、供冷的空调系统。典型的水环热泵空调系统由三部分组成：

（1）室内的小型水/空气热泵机组；

（2）水循环环路；

（3）辅助设备（如冷却塔、加热设备、蓄热装置等）。

发展历史

1、水环热泵系统早在1955年就在美国申请了专利，并于20世纪60年代在美国加尼利福亚州出现，故也被称为“加利福尼亚系统”；该系统在20世纪70年代进入日本，并有很多工程实例的应用；80年代以来进入我国，早期在深圳、上海、北京等城市有一些工程实例。

2、1990年，美国的Zaidi,J.H.和Howell,R.H.两位学者就水环热泵空调系统（WLHP）、变风量空调（VAV）、定风量空调系统（SZR）和风机盘管空调系统（FCU）四种空调系统在美国5个不同城市、不同类型建筑应用时的节能性进行了模拟研究，并得出了如下结论：

（1）总的来说，水环热泵空调系统的全年能耗最低，与其它几种空调系统相比，全年运行节电率在28%以上，最高可达76%；

（2）在温暖气候条件下，水环热泵空调系统与其它形式的空调系统相比，节能率更高；

（3）对于大型的建筑物，内区负荷与外区负荷比值越大，使用水环热泵空调系统的节能率越高；

（4）当围护结构得热引起的冷负荷越小，内热源越大时，使用水环热泵空调系统的节能率越高。

3、McQuay和TRANE等美国公司也对水环热泵空调系统的性能进行了研究，并分别编写了《水环热泵空调系统设计手册》，给水环热泵空调系统在实际工程中的应用提供了参考。

工作原理

在水/空气热泵机组制热时，以水循环环路中的水为加热源；机组制冷时，则以水为排热源。当水环热泵空调系统制热运行的吸热量小于制冷运行的放热量时，循环环路中的水温度升高，到一定程度时利用冷却塔放出热量；反之循环环路中的水温度降低，到一定程度时通过辅助加热设备吸收热量。只有当水/空气热泵机组制热运行的吸热量和制冷运行的放热量基本相等时，循环环路中的水才能维持在一定温度范围内，此时系统高效运行。

优缺点

上世纪80年代初期在我国应用的一些水环热泵空调系统显示出了许多的优点：如回收建筑物余热的特有功能；不像传统锅炉那样会对环境产生污染；省掉或减少常规空调系统的冷热源设备和机房；便于分户计量与记费；便于安装、管理等。据有关文献的预测分析，水环热泵空调系统上一种很有前途的节能型空调系统。

水环热泵空调系统的发展主要面临来自两个方面的问题：其一是从系统这个方面来看，国内的一些建筑物内余热小或无预热，尚需补充加热设备，致使其不能充分发挥原有的一些优点；其二是从设备这个方面来看，水环热泵空调系统中采用的小型水/空气热泵机组所存在的一些固有问题也限制了其更广泛的应用。目前，针对上述的两个缺点，也出现了许多的解决办法，以期推广水环热泵空调系统的应用。

使用情况

水环热泵空调系统是一种热回收系统，当建筑物内有大量余热，而部分空调区域需要供热时，通过水环热泵空调系统可将建筑物内余热转移到需要热量的区域，水环热泵空调系统可取得良好的节能效果。由于我国幅员辽阔，地区差异较大，具体应用时应根据当地气象条件、建筑形式、内部负荷等因素作具体的经济分析与比较，才能确定有效方案，以发挥水环热泵系统的节能效果。

（1）从地理位置看，水环热泵系统最适用于适中的气候，冬季不太冷而又需要供暖的地区，在温暖的冬季白天，往往向阳房间需供冷，背阳房间却需供暖的地方。

（2）从建筑规模看，建筑规模宜大些，核心区面积要大于周边区，或相当；核心区的总冷负荷最好与周边区热负荷相当，且这种冷热负荷平衡的时间越长越好。

（3）从建筑负荷特点与建筑类型看，水环热泵系统最适用于冬季核心区内热负荷较大的商场与办公楼，可利用内热负荷来抵消周边区热损失的时间越长，数量越大，则越经济。

（4）对于全年只有冷负荷没有热负荷的南方湿热地区的空调建筑，和全年只有热负荷没有冷负荷的北方严寒地区的空调建筑，采用水环热泵系统进行空调，在技术上虽是可行的，但从经济上分析，是极不合理的，故应列为不适用的范围之内。