[摘要] 一、水源热泵技术的概念 众所周知，水往低处流动，热向低温位传递。人类可以用水泵将
一、水源热泵技术的概念
众所周知，水往低处流动，热向低温位传递。人类可以用水泵将水从低处泵送到高处利用，同样，热泵可将低温位热能“泵送”(交换传递)到高温位提供利用。水源热泵技术就是以水为载体，在封闭自我循环的情况下，将地表水中的地位能量带出，通过热泵配套装置对建筑物供暖制冷的一项节能技术。该技术开创了当代无环境污染、无能源危机的新理念。
二、水源热泵的工作原理
水源热泵工程是一项系统工程，一般由水源系统、水源热泵机房系统和末端散热系统三部分组成。其中，水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网和水处理设备等。地表的河流和湖泊、海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。
水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或海水换热来实现能量转移。开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。
三、水源热泵的特点
由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的来源，所以其具有以下优点：
1)属可再生能源利用技术。水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表的水体自然地保持能量接受和发散的相对均衡。
2)高效节能。通常水源热泵消耗1 kW 的能量，用户可以得到4 kW 左右的热量或冷量。与锅炉的供热系统相比，水源热泵具有明显的优势。水源热泵要比电锅炉加热节省2／3以上的电能，比燃料锅炉节省1／2以上的能量，其制冷、制热系数可达3.5-4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40％左右，其运行费用为普通中央空调的50％～60％。因此近年来，水源热泵空调系统在世界很多国家都取得了较快的发展，中国的水源热泵技术也有了长足的发展，市场也日趋活跃。
3)运行稳定可靠。水源热泵机组可利用的水体温度一般为10℃-25℃ ，是很好的热泵热源和空调冷源。水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是很好的热泵热源和空调冷源。水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。
4)环境效益显着。水源热泵利用的是清洁的可再生能源和高新技术。机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，更不用远距离输送热量。空调房间的空气是清新的，无异味，干湿度适中给人凉爽、舒适的感觉。
5)一机多用，应用范围广。水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有着明显的优点。可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。
四、南京江宁某高校图书信息中心工程概况
该校江宁校区图书馆设计建筑面积为40 000 m2左右，主要为藏书、阅览、信息中心、办公等功能的综合性建筑，该建筑位于校区的中心地带，北临天印湖主湖区，最近直线距离约为200m，主湖区湖面面积约为20万m2，湖水最深处在10 m以上，平均贮水深度夏季约4 m，冬季为3 m，根据水质分析，水质条件较好。另外，校区内有热电厂蒸汽管网，其提供的蒸汽可供冬季空调的热源。
五、本方案的可行性分析
1)图书馆空调冷、热负荷(按总建筑面积40 000 m2折合空调面积为32 000 m2来考虑)。夏季空调冷负荷约为4 800 kW(按单位空调面积150 W 考虑)，冬季空调热负荷为2 880 kw(按单位空调面积90 w考虑)。
2)空调对湖水的影响。“天印湖”湖水水域面积按20万m2，夏季湖水的平均深度按3 m来考虑，则湖水总水量约为60万m3。温度升高或降低1℃时可吸收或排出的热量约为70万kw。考虑到中央空调系统全年仅有5％的时间在满负荷(设计工况下)运行，75％的时间尚不到设计负荷的1／2，故这里取全年平均负荷系数(全年平均负荷与设计负荷之比值)为0.55，可以得到此湖域的湖水单独供给图书馆水源热泵空调系统时，水温改变 1℃所吸收或排出的热量值是该系统冷负荷的145倍，供热量的243倍，也就是说，热泵夏季连续制冷145 h，或冬季连续制热243 h，才使湖水温度变化1℃。
如果考虑在夏季最热天(设计工况下)系统连续运行8 h，则湖水因吸收水源热泵的排热而温度升高仅为0.055℃。进一步推广如果把建筑物单位空调面积的制冷量取150 w／n ，单位空调面积的制热量取为90 w／_m2，全年平均负荷系数仍取为0.55，假设此湖水温度升高或降低1℃ ，热泵夏季连续制冷34 h(按我们调研的人工湖的条件)，那么通过计算可以得到，现有的湖水可供31万m2(建筑面积)的建筑同时空调。
3)南京地区的全年地表水温度分析。据南京地区水资源资料显示，地表水冬季水温在5.3℃ ～30.5℃之间变化，考虑到本工程湖域的特点，湖水全年的水温变化范围应优于以上范围，这一条件符合于美国制冷学会ARI320标准中针对水源热泵系统推荐的水温要求5℃-38℃ 的范围，尤其是夏季制冷时，其优势较大。
4)“天印湖”湖水水质情况实例分析。由权威机构实测的湖水水质报告可知：湖水的水质适宜，其硬度、含氯离子量及固形杂物浓度均属适中，均能满足要求。本方案为了提高长期运行的效率延长使用寿命，建议在系统中增设旋转式除污器以分离出水中的固形杂物，推荐采用离子棒水处理仪软化水质，并配反冲洗管道系统，以清洗主机。
六、本方案设计的几点建议
1)可以考虑采用大型的水一水型机组集中设置在主机房，冬季供暖可以通过机房内的板式换热器集中制备热水，空调房问采用传统的盘管式机组；也可采用小型分散的水—气机组(分体或老体式)分设于各空调房间或区域的吊顶内，机组的盘管采用双盘管式。如需要分区域计量收费，建议采用后者。
2)当采用小型分散机组时，控制机组噪声及管路系统水量平衡的问题是关键。建议采用低噪声、性能好的机组，重要的房间或面积大的房间建议采用分体式，将压缩机组件设置于走廊、卫生间等吊顶内，必要时采取减振消声措施。水管路尽量采用同程式，或关键分环路设平衡阀。
3)集中取水站处(或主机房内)设旋转式水除污器和软化水设备，并配反冲洗管道系统。
4)取水泵站(或主机房)的设计建议考虑整个校区建筑物的空调情况，总体规划，要有前瞻性、可持续性。
5)湖域取水点的设置至关重要，建议认真考虑其位置、做法及设置如何的取水构筑物等。
七、结语
水源热泵具有其独特的优越性，但其使用也有 定的限制条件，经分析，南京该高校图书馆空调系统应用该技术是可行的。
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