《地源熱泵大學堂》（連載七）
馬最良
哈爾濱工業(yè)大學市政環(huán)境工程學院教授
第3講 地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)
(接上期)
3.3 地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能效比亟待提高
在3.2節(jié)已明確指出：如何評價一個運行的地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，首先看它能否100%的回灌地下水，其次要看它的節(jié)能性，只有節(jié)能才能起到減排的作用。因此，本節(jié)將就如何提高地下水源熱泵的節(jié)能性問題進行討論與分析。
目前，地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能性的評價常存在以下幾個誤區(qū)：
● 認為地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)選用的熱泵機組能效比高就一定節(jié)能。這種觀點忽略了系統(tǒng)的井泵耗功、系統(tǒng)運行工況、運行調(diào)節(jié)、科學的管理等情況。因此一定要清醒地注意到：有的時候，即使熱泵機組產(chǎn)品能效比很高，是節(jié)能的，但由于系統(tǒng)設(shè)計、施工、運行中存在問題，其系統(tǒng)未必節(jié)能。當然機組產(chǎn)品能效比很低也會引起其系統(tǒng)不節(jié)能。
● 有的熱泵文獻也用地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)能效比評價其系統(tǒng)節(jié)能性。所謂其系統(tǒng)能效比是指：其系統(tǒng)在設(shè)計工況或運行工況下，系統(tǒng)供熱量與系統(tǒng)電動機（熱泵機組電動機、井泵電動機、循環(huán)泵電動機等）輸入功率之比。由此可見，系統(tǒng)能效比是個瞬間值，其值大小與運行工況有關(guān)。因此，不同系統(tǒng)用系統(tǒng)能效比大小來評價時，可能由于運行工況的不同而誤評價。為杜絕出現(xiàn)此問題，建議用整個采暖期的季節(jié)系統(tǒng)能效比評價，這樣將會評價的更為全面、客觀。
● 有的熱泵文獻中能效比（EER）與性能系數(shù)（COP）不分，視二者為同一概念。這是不對的，它們是兩個不同的概念。能效比（EER）的定義為制熱量與電動機輸入功率之比。而性能系統(tǒng)（COP）的定義為制熱量與電動機輸出功率之比[12]。二者電動機的功率相差個電動機效率問題。
目前，我國地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能效比值還較低，大有提高空間。文獻[13]對我國地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)項目測試7項，測試結(jié)果列入表3-1中。系統(tǒng)平均能效比為2.48，最大為3.05，最小僅為1.86。因此，采取技術(shù)措施提高地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的能效比是今后在設(shè)計、施工、運行中的重要任務(wù)之一。其技術(shù)措施主要有：
（1）采取技術(shù)措施，解決井泵等泵功耗過高問題
文獻[6]指出，井水泵等泵耗占地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的能耗比重很大，不好的設(shè)計，能夠使井泵能耗占總能耗的25%或更多，使熱泵系統(tǒng)的季節(jié)性能系數(shù)減少20%。由表3-1可看出，除了GW4和GW8項目外，其余項目水泵功耗均大于25%，(GW2井泵功耗占總功耗的35%；GW3占46%；GW5占43%；GW6占31%；GW7占44%），都應(yīng)屬于不好的設(shè)計項目。因此，在井泵，循環(huán)泵的選項與運行中應(yīng)注意以下問題：
● 控制地下水流量不能大，通?？刂圃?.037~0.055L/(s.kW)。
● 由于閉式系統(tǒng)沒有水提升高度的阻力損失，因此，地下水的水環(huán)路應(yīng)為閉式系統(tǒng)。為此，回灌水管一定要插入回灌井的靜水位以下，只有這樣才能減少井泵的功耗。
● 井泵等具有完善的控制方式是減少井泵等功耗的重要途徑。選用變速電動機（二速電機、三速電機和變頻電機等），以便調(diào)節(jié)地下水量，適應(yīng)熱泵空調(diào)系統(tǒng)部分負荷特點，減少啟動電流等。從而減少泵功耗。
● 井泵群的運行臺數(shù)要根據(jù)熱泵空調(diào)系統(tǒng)部分負荷的大小進行優(yōu)化組合，采用地下水變水量得運行方式。
（2）熱泵機組的高效化
眾所周知，熱泵機組的能效比（EER）值愈大，熱泵機組在供同樣熱量情況下，其耗供愈少。目前，各類熱泵機組能能耗比（EER）差異很大，即使同一類型的熱泵機組，不同廠家生產(chǎn)的機組能效比也相差很大。在表3-1中熱泵機組最大能效比為4.31，最小的為3.00，兩者相差1.31（4.13-3.00），小者僅室大者的69%。由此可見，其EER值相差很大，這給我們兩點啟示：
1、在設(shè)計選用機組時，應(yīng)進行比較，從中選優(yōu)。
2、提高熱泵機組能效比的空間還很大，可從下述幾點著手改進：
● 選用高效率電動機；
● 選用高等熵效率的壓縮機，如，渦旋式壓縮機，離心式壓縮機等；
● 用精調(diào)節(jié)蒸發(fā)器過熱度的電子膨脹閥；
● 采用高質(zhì)量的潤滑油；
● 機組中的各種部件的合理匹配；
● 機組設(shè)有安全可靠的能量調(diào)節(jié)裝置。
（3）研究和開發(fā)低功率新型風機盤管和新風機組。
眾所周知，熱用戶用熱的低溫化是提高熱泵空調(diào)系統(tǒng)能效比的重要途徑之一。為此，必須研究和開發(fā)低功率新型風機盤管和低功率新風處理機組。新型風機盤管風機低轉(zhuǎn)速，并要適合于進水溫度35℃（供熱工況）和10℃（供冷工況）。新型風機組采用變速風機和利用冷凝熱作為替代電加熱和除濕的二次加熱。如圖3-3給出利用冷凝熱的新風機組的原理圖。
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