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水源熱泵是一種以水為熱源進(jìn)行制冷／制熱循環(huán)的一種熱泵型整體式水空氣空調(diào)裝置。
地表水源熱泵系統(tǒng)是指一種利用淺層地表水資源（海洋、河流、湖泊等）,既可供暖又可制冷的高效節(jié)能熱泵系統(tǒng)。地表水源分別在冬季作為熱泵供暖的熱源,在夏季作為制冷的冷源。根據(jù)熱泵機(jī)組與地表水連接方式的不同，可將地表水源熱泵分為兩類：即開(kāi)式地表水源熱泵系統(tǒng)和閉式地表水源熱泵系統(tǒng)。
當(dāng)建筑物的周圍有大量的地表水域可以利用時(shí)（如河流、湖泊），可通過(guò)水泵和輸配管路將水體的熱量傳遞給熱泵機(jī)組或?qū)岜脵C(jī)組的熱量釋放到地表蓄水體中，完成熱泵機(jī)組制冷或制熱的熱交換，同時(shí)實(shí)現(xiàn)熱泵機(jī)組在地表水源工況下高效穩(wěn)定運(yùn)行。
閉式地表水源熱泵系統(tǒng)：通過(guò)放置在湖中或河流中的換熱器與熱泵機(jī)組連接，熱泵系統(tǒng)通過(guò)放置于地表水中換熱器內(nèi)的循環(huán)介質(zhì)進(jìn)行冷熱交換。地表水源不直接進(jìn)入熱泵機(jī)組換熱器。
開(kāi)式地表水源熱泵系統(tǒng)：直接從地表水源抽取水源，通過(guò)初濾塵沙、集水過(guò)濾后，輸送到熱泵機(jī)組換熱器中，進(jìn)行熱量交換后，再通過(guò)排水管道又將其輸送回湖水表面，地表水源直接進(jìn)入熱泵機(jī)組換熱器。
開(kāi)式地表水源熱泵系統(tǒng)如下圖所示：
相較閉式系統(tǒng)，開(kāi)式地表水源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)： 由于減少了中置換熱器，增加了地表水與制冷劑之間的傳熱溫差，因此比閉式地表水源熱泵機(jī)組的換熱量增大，即在相同條件下，增加了機(jī)組的制冷量或制熱量。如果地表水源較深時(shí)，地表水源底部的溫度比較低，夏季可以利用地表水源底部的低溫水來(lái)預(yù)冷新風(fēng)或空調(diào)房間的回風(fēng)，充分節(jié)約能量。而來(lái)自熱泵機(jī)組的溫水排放到地表水源上部溫度較高的區(qū)域，這樣保證地表水源溫度分布不發(fā)生改變，對(duì)地表水源溫度影響小。
缺點(diǎn)：開(kāi)式系統(tǒng)存在的最大缺點(diǎn)是熱泵機(jī)組的結(jié)垢和清沙成本。由于開(kāi)式地表水源熱泵系統(tǒng)直接接觸地表水源進(jìn)行換熱，即便對(duì)地表水源進(jìn)行沉沙過(guò)濾處理，但機(jī)組換熱器積垢較閉式系統(tǒng)要嚴(yán)重一些，同時(shí)塵沙池需要在一定時(shí)間周期內(nèi)進(jìn)行清沙處理。
開(kāi)式地表水源熱泵系統(tǒng)中，由于沒(méi)有地表水源換熱器，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，最關(guān)鍵的是選取合適的水流量。在夏季制冷時(shí)，由于地表水的溫度總是低于空氣溫度，機(jī)組運(yùn)行效率比較高。冷卻水側(cè)流量應(yīng)根據(jù)放熱負(fù)荷的大小。在冬季制熱時(shí)，必須保證機(jī)組換熱器出口水溫在4℃以上（防止結(jié)冰），因此水側(cè)進(jìn)出口溫差一般保持在3℃以內(nèi)， 每千瓦熱負(fù)荷的最佳流量為0.2m3/h。在氣候寒冷地區(qū)，若冬季地表水溫度在7℃以下時(shí)，則不適宜用開(kāi)式熱泵系統(tǒng)。
開(kāi)式地表水源熱泵系統(tǒng)的取水量計(jì)算：
夏季：
夏季機(jī)組的排熱量（制冷量+輸入功率）都排入水源中
Q排熱量= Q制冷量 ×［（COP制冷+1）/ COP制冷］ Kw
L1=0.2387×Q排熱量/ΔT取水排水溫差 L/s
=0.8593×Q/ΔT m3/h
將Q總制冷=aKw、COP制冷取6、溫差取5℃代入上兩公式
L1=0.8593×（a×（6+1）/ 6）/5=XXm3/h
上述式中a為熱泵系統(tǒng)主機(jī)的最大制冷輸入量，L1為瞬時(shí)可能最大取水值，并不經(jīng)常發(fā)生，當(dāng)?shù)乇硭礈囟容^低時(shí)，溫差還可以加大，水量還可減少。
冬季：
冬季機(jī)組的吸熱量（制熱量-輸入功率）除機(jī)組輸入電功率外都從水源中吸收
熱泵系統(tǒng)的取水泵和夏季是同一組，但取熱量小于夏季排熱量，故實(shí)際溫差小于夏季。下公式中取溫差為4度
Q吸熱量= Q制熱量 ×［（COP制熱-1）/ COP制熱］ Kw
L2=0.2387×Q吸熱量/ΔT取水排水溫差 L/s
=0.8593×Q/ΔT m3/h
將Q制熱=bKw、COP制熱取4、溫差取4℃代入上兩式
L2=0.8593×（b×（4-1）/4）/4=XXm3/h
上述式中b為熱泵系統(tǒng)主機(jī)最大制冷輸出量，L2為瞬時(shí)可能最大取水值，并不常常發(fā)生，當(dāng)?shù)乇硭礈囟容^高時(shí)，溫差還可以加大，水量還可減少。
聲明：文章部分內(nèi)容參考《水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)》。
編輯：心日源王工。
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