地源熱泵中央空調和地源熱(re)泵熱(re)水器(qi)都是一種高(gao)效、環保、安(an)全的節能技術，如(ru)果將兩者結合起來，做成(cheng)集制冷(leng)、制熱(re)和制生活(huo)熱(re)水(shui)(shui)于(yu)一體的全熱(re)回收熱(re)泵(beng)機(ji)組，夏季(ji)時，利用(yong)空調的冷(leng)凝熱(re)免費制取生活(huo)用(yong)水(shui)(shui)，換季(ji)時則作為熱(re)泵(beng)熱(re)水(shui)(shui)器單(dan)獨提供生活(huo)熱(re)水(shui)(shui)，冬季(ji)時，機(ji)組在非空調使用(yong)時段(duan)制取生活(huo)熱(re)水(shui)(shui)，既(ji)將二者的節能優(you)勢統一，也可以降低投資成(cheng)本，有能充分(fen)利用(yong)機(ji)組，提高(gao)機(ji)組的使用(yong)率(lv)。

現狀：

地源熱泵與空氣(qi)源熱泵相(xiang)比，有著(zhu)無可(ke)比擬的(de)(de)(de)節能(neng)(neng)優勢，已完為世界上發展(zhan)最快的(de)(de)(de)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源應(ying)用(yong)之一(yi)。黨的(de)(de)(de)十(shi)七(qi)大(da)報告指出(chu)：“建設(she)生(sheng)態(tai)方(fang)明(ming)，基(ji)(ji)本(ben)(ben)形成(cheng)節約能(neng)(neng)源資(zi)源和保護(hu)生(sheng)態(tai)環境的(de)(de)(de)產業結構、境長方(fang)式、消費模(mo)式。”十(shi)一(yi)五期間，加(jia)快建設(she)節約型(xing)(xing)、環境友好型(xing)(xing)社會成(cheng)訓頭等要(yao)務，節約資(zi)源成(cheng)為基(ji)(ji)本(ben)(ben)國策，推(tui)進(jin)建筑節能(neng)(neng)工作(zuo)迫在眉睫，地源熱泵(beng)技術正是要(yao)實(shi)現(xian)這一(yi)時代目標的(de)(de)(de)最佳選(xuan)擇(ze)。與傳統(tong)中(zhong)央空調相(xiang)比，地源熱泵(beng)實(shi)現(xian)了(le)環保與節能(neng)(neng)的(de)(de)(de)統(tong)一(yi)，在建筑供(gong)熱空調中(zhong)采用(yong)該(gai)技術可(ke)有效提主一(yi)次能(neng)(neng)源利用(yong)率，此(ci)項技術代表著(zhu)節能(neng)(neng)型(xing)(xing)中(zhong)央空調的(de)(de)(de)發展(zhan)趨勢，推(tui)廣其(qi)使(shi)用(yong)將對建筑節能(neng)(neng)目標的(de)(de)(de)實(shi)現(xian)、合(he)理(li)利用(yong)資(zi)源、改善環境產生(sheng)巨大(da)的(de)(de)(de)推(tui)動作(zuo)用(yong)。

熱(re)(re)泵熱(re)(re)水(shui)器與傳統電(dian)熱(re)(re)水(shui)器、燃氣熱(re)(re)水(shui)氣相(xiang)(xiang)比，有更大的節(jie)能(neng)優勢。熱(re)(re)泵熱(re)(re)水(shui)器由于水(shui)電(dian)分離，且不(bu)產生(sheng)廢氣，因此更完(wan)全、更環保。與太陽(yang)(yang)能(neng)熱(re)(re)水(shui)器相(xiang)(xiang)比，其(qi)使用不(bu)受(shou)天氣影響(xiang)，且其(qi)安裝比太陽(yang)(yang)能(neng)熱(re)(re)水(shui)器更方便，不(bu)受(shou)樓層(ceng)限制。而地源(yuan)(yuan)熱(re)(re)泵熱(re)(re)水(shui)器由于其(qi)熱(re)(re)源(yuan)(yuan)溫度高且穩(wen)定，因此比空(kong)氣源(yuan)(yuan)熱(re)(re)泵熱(re)(re)水(shui)器更節(jie)能(neng)。

系統設計：

要想實現全熱回收(shou)功能，最簡單的辦法是在熱泵機(ji)組四通閥與壓(ya)縮機(ji)排氣口串入(ru)一個熱回收(shou)換熱器。如下圖：

1-壓縮(suo)機 2-熱回收(shou)換熱器 3-四(si)通(tong)閥

4-源側(ce)換熱(re)(re)器 5-節流裝置 6-使用側(ce)換熱(re)(re)器

圖1 四通(tong)閥(fa)換向熱泵+全熱回收(shou)系(xi)統簡圖

該系(xi)統實現全(quan)(quan)熱(re)回(hui)收方(fang)式系(xi)統簡單，控(kong)制方(fang)便，并且國內已有部分廠家(jia)開(kai)始使用(yong)(yong)類似系(xi)統。但(dan)該系(xi)統中四(si)通(tong)閥(fa)(fa)沒有工作在一個安(an)全(quan)(quan)的使用(yong)(yong)環境內，因為在進(jin)(jin)行全(quan)(quan)熱(re)回(hui)收工作時，從全(quan)(quan)熱(re)回(hui)收換(huan)熱(re)器流出的制冷劑為氣液混合狀態或過冷液體，之后(hou)再進(jin)(jin)入四(si)通(tong)閥(fa)(fa)，四(si)通(tong)閥(fa)(fa)進(jin)(jin)液態制冷劑后(hou)，其滑閥(fa)(fa)可能會因為液擊在碎裂，各(ge)四(si)通(tong)閥(fa)(fa)廠家(jia)均不推(tui)薦此類做法。

為(wei)了解決四通(tong)(tong)閥液擊問題，可采用電磁閥橋式換向(xiang)系(xi)統來替代四通(tong)(tong)閥，如下圖：

當機組需要制冷運行(xing)時，電(dian)磁(ci)(ci)(ci)閥(fa)M1、M4開啟，電(dian)磁(ci)(ci)(ci)閥(fa)M2、M3關(guan)閉;制熱(re)時，電(dian)磁(ci)(ci)(ci)閥(fa)M2、M3開啟，電(dian)磁(ci)(ci)(ci)閥(fa)M1、M4關(guan)閉。

工程設計：

機(ji)組空調的(de)工程應(ying)用可控通常(chang)的(de)地源熱(re)(re)(re)泵工程來設計，其生(sheng)活熱(re)(re)(re)水部分(fen)可設計為(wei)(wei)直(zhi)熱(re)(re)(re)式(shi)和循(xun)環式(shi)，也(ye)可設計為(wei)(wei)直(zhi)熱(re)(re)(re)循(xun)環式(shi)。

直(zhi)熱(re)式制(zhi)取(qu)生活(huo)(huo)熱(re)水(shui)(shui)是通(tong)過(guo)機組對初始冷(leng)水(shui)(shui)進行一(yi)次(ci)加(jia)熱(re)，直(zhi)接制(zhi)取(qu)所需(xu)溫(wen)(wen)度的(de)生活(huo)(huo)熱(re)水(shui)(shui)，該方法(fa)對冷(leng)水(shui)(shui)加(jia)熱(re)時，加(jia)熱(re)前后溫(wen)(wen)差(cha)大，其優點是工(gong)作工(gong)況較穩(wen)定，但是當生活(huo)(huo)熱(re)水(shui)(shui)儲水(shui)(shui)箱由于散熱(re)降溫(wen)(wen)低于所需(xu)溫(wen)(wen)度時，無法(fa)對水(shui)(shui)箱儲水(shui)(shui)進行二(er)次(ci)加(jia)熱(re)。

循環式制取生(sheng)活(huo)熱水則是通過(guo)機組(zu)對水箱內儲水進行循環加熱，逐(zhu)漸加熱至所(suo)需溫度(du)(du)的生(sheng)活(huo)熱水。其優點是生(sheng)活(huo)熱水工(gong)程設計簡單，水箱溫度(du)(du)可(ke)控，但由于其在制取熱水過(guo)程中(zhong)隨著熱水溫度(du)(du)不斷(duan)上(shang)升，機組(zu)工(gong)作工(gong)況逐(zhu)漸惡劣，且機組(zu)能效也逐(zhu)漸下降。當水溫達到45℃以上(shang)時(shi)，壓(ya)縮(suo)機排(pai)氣(qi)溫度(du)(du)及壓(ya)力很高，將影響壓(ya)縮(suo)機的使用壽命(ming)。

而直(zhi)熱循環(huan)式則綜合(he)利用了兩者(zhe)優(you)點，雖然機組也會(hui)循環(huan)式運(yun)行，但其循環(huan)式運(yun)行時間短，對(dui)壓縮機使用壽命影響不大。

以下(xia)的直熱循環式的工程設(she)計簡圖;

工程(cheng)采(cai)用(yong)開(kai)(kai)(kai)式保溫(wen)水箱(xiang)，水箱(xiang)設高(gao)(gao)低(di)限水位開(kai)(kai)(kai)關(guan)，低(di)位開(kai)(kai)(kai)關(guan)為水箱(xiang)啟動補(bu)水開(kai)(kai)(kai)關(guan)，高(gao)(gao)位開(kai)(kai)(kai)關(guan)是(shi)水箱(xiang)停(ting)止(zhi)補(bu)水開(kai)(kai)(kai)關(guan)。由于(yu)生活(huo)熱水使(shi)用(yong)量會隨季(ji)節(jie)改變，因(yin)此水箱(xiang)水位開(kai)(kai)(kai)關(guan)可設計成多段(duan)位式，以便在不(bu)同(tong)的(de)季(ji)節(jie)，保持不(bu)同(tong)的(de)水位。

當水(shui)(shui)箱(xiang)補(bu)(bu)水(shui)(shui)時(shi)，機(ji)組開(kai)啟，機(ji)組對(dui)冷(leng)水(shui)(shui)進(jin)行快熱加熱，當補(bu)(bu)水(shui)(shui)管(guan)壓(ya)力(li)(li)不足時(shi)，開(kai)啟水(shui)(shui)箱(xiang)供水(shui)(shui)水(shui)(shui)泵P1，對(dui)補(bu)(bu)水(shui)(shui)壓(ya)力(li)(li)作出補(bu)(bu)償(chang)。

當溫度傳(chuan)感器T檢測到(dao)水箱(xiang)溫度低于設定(ding)值時，則(ze)啟動(dong)水箱(xiang)循(xun)環泵，并啟動(dong)機(ji)組，對水箱(xiang)儲水進行循(xun)環加熱。

系(xi)統控制：

機組可采用制冷、制熱、制冷+熱水、制熱+熱水和制熱水五種模式;

制(zhi)冷(leng)、制(zhi)熱控(kong)制(zhi)方法同常規機組;

制(zhi)冷+熱水模(mo)式：

該模式下，為簡化其控制程序，推薦采用循環式制取生(sheng)活(huo)熱(re)(re)水(shui)。在機組(zu)運行初(chu)期，由于(yu)生(sheng)活(huo)熱(re)(re)水(shui)側(ce)進水(shui)溫(wen)度(du)(du)較低，此時可不開源側(ce)水(shui)泵(beng)，僅(jin)以(yi)生(sheng)活(huo)熱(re)(re)水(shui)側(ce)提(ti)供空調用冷源，當熱(re)(re)水(shui)溫(wen)度(du)(du)高于(yu)一定值(例(li)如(ru)35℃)再(zai)可啟(qi)源側(ce)水(shui)泵(beng)，以(yi)生(sheng)活(huo)熱(re)(re)水(shui)側(ce)和源側(ce)同時提(ti)供空調用冷源。

制熱+生(sheng)活(huo)熱水

該(gai)模式下，為(wei)防止空調負荷側(ce)(ce)和(he)生(sheng)(sheng)活熱水側(ce)(ce)搶熱量(liang)，造(zao)成兩側(ce)(ce)同時(shi)效果差(cha)的現象(xiang)，機組在該(gai)模式下的控制，應設置一(yi)個優(you)先(xian)(xian)級，一(yi)般(ban)以生(sheng)(sheng)活熱水為(wei)優(you)先(xian)(xian)。當生(sheng)(sheng)活滿足使用要求時(shi)，再(zai)開啟空調負荷側(ce)(ce)。

機組噴(pen)液冷卻

當(dang)水箱儲水循(xun)環加熱(re)時，溫(wen)度(du)達(da)(da)到(dao)50℃時，由(you)于(yu)機(ji)(ji)(ji)組(zu)工(gong)(gong)作工(gong)(gong)況較為(wei)惡劣，壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)最高(gao)(gao)工(gong)(gong)作溫(wen)度(du)可能達(da)(da)到(dao)115℃以(yi)上，最高(gao)(gao)排氣(qi)壓(ya)力(li)可能達(da)(da)到(dao)2.7MPa以(yi)上，為(wei)提高(gao)(gao)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)作安(an)全(quan)性，需要在機(ji)(ji)(ji)組(zu)冷(leng)凝器出(chu)口和壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)進氣(qi)口處增(zeng)加噴(pen)液(ye)(ye)冷(leng)卻(que)裝(zhuang)置。該裝(zhuang)置可由(you)電磁閥(fa)與毛細(xi)管(guan)(guan)(guan)串聯組(zu)成(如圖3)，通過檢測壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)排氣(qi)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)來(lai)控制電磁閥(fa)的(de)(de)(de)開(kai)關，當(dang)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)排氣(qi)管(guan)(guan)(guan)溫(wen)度(du)達(da)(da)到(dao)設(she)定(ding)值后(一般為(wei)105～110℃)，開(kai)啟(qi)電磁閥(fa)進行噴(pen)液(ye)(ye)冷(leng)卻(que);當(dang)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)排氣(qi)管(guan)(guan)(guan)溫(wen)度(du)低于(yu)設(she)定(ding)值后(一般為(wei)90℃)，關閉電磁閥(fa)停止噴(pen)液(ye)(ye)冷(leng)卻(que)。

運行費用對比 ：

以下對制取生活(huo)熱(re)水時，全熱(re)回收熱(re)泵機組、電熱(re)水器、燃(ran)氣熱(re)水器等(deng)三種熱(re)水器的運行費用熱(re)水使用：

注;

單(dan)日熱(re)水負荷Q=cmΔt，其(qi)中c為(wei)(wei)水比熱(re)4.2kJ/(kg·℃)，m為(wei)(wei)單(dan)日用(yong)水量，Δt為(wei)(wei)水加熱(re)前后(hou)溫差;

季(ji)節(jie)熱水負荷=季(ji)節(jie)時長×當季(ji)的單日熱水負荷;

全(quan)熱(re)回收(shou)熱(re)泵機組、電熱(re)水(shui)(shui)器、燃(ran)氣熱(re)水(shui)(shui)器年運行成(cheng)本(ben)計算

注(zhu)：用電(dian)按(an)(an)(an)1RMB/(kW·h)商業用電(dian)價格(ge)(ge)計算(suan)(suan)，天(tian)然氣價格(ge)(ge)按(an)(an)(an)2.6RMB/m3計算(suan)(suan)，天(tian)燃氣熱(re)(re)(re)值按(an)(an)(an)3.6×104kJ/m3。全熱(re)(re)(re)回收熱(re)(re)(re)泵機組夏季(ji)制熱(re)(re)(re)水(shui)(shui)全免費，因此夏季(ji)熱(re)(re)(re)水(shui)(shui)負(fu)荷不(bu)計入機組制熱(re)(re)(re)水(shui)(shui)負(fu)荷之內。電(dian)熱(re)(re)(re)水(shui)(shui)器和(he)燃氣熱(re)(re)(re)水(shui)(shui)器制熱(re)(re)(re)效率均按(an)(an)(an)100%計算(suan)(suan)，全熱(re)(re)(re)回收熱(re)(re)(re)泵機組的熱(re)(re)(re)水(shui)(shui)能(neng)效按(an)(an)(an)《熱(re)(re)(re)泵熱(re)(re)(re)水(shui)(shui)器》水(shui)(shui)源(yuan)式(shi)能(neng)效標準(zhun)4.5。

從以上運(yun)行費用(yong)對(dui)比，全(quan)熱(re)回收熱(re)泵(beng)機組(zu)的(de)運(yun)行費用(yong)是三種熱(re)水器中最低的(de)。

發展方向：

將熱(re)泵(beng)(beng)空調和熱(re)泵(beng)(beng)熱(re)水(shui)器結合(he)起來，可使(shi)機組在夏季(ji)免費(fei)制(zhi)取生(sheng)活熱(re)水(shui)，也可使(shi)機組在換熱(re)季(ji)節單獨制(zhi)取生(sheng)活熱(re)水(shui)，既提高了(le)機組的使(shi)用率(lv)，也提高了(le)機組對(dui)低位能源的利用率(lv)，綜(zong)合(he)提高了(le)機組效率(lv)。因此全(quan)熱(re)回收熱(re)泵(beng)(beng)機組必將成為今后熱(re)泵(beng)(beng)機組的重要(yao)發(fa)展方向。

如果設計出能容液(ye)擊(ji)的四通(tong)換向閥，將(jiang)會大大的推(tui)動全熱回收(shou)熱泵機(ji)組(zu)的發展。