传统湖水源热泵系统形式

目前,常见的湖水源热泵系统可分为两大类,开式湖水源热泵系统和闭式湖水源热泵系统,如图3-1、图3-2所示。

开式系统是指通过水泵直接将湖水引入热泵机组或换热器,换热后通过输送管线排回湖中。闭式系统则与地埋管式土壤源热泵类似,在湖底安置闭式循环的换热盘管,换热盘管一般有水平和垂直两种布置方式,通过盘管内的换热流体与湖水换热来实现能量转移。

图3-1　开式湖水源热泵系统

开式湖水源热泵系统具有如下特点:

(1)系统运行效率高。系统直接从湖中取水进行热交换,减少了中间换热过程,机组蒸发温度高,提高机组运行效率。

(2)初投资低。系统构成简单,尤其是引退水部分,初投资较低。

(3)取水泵能耗较大。由于直接从湖中抽水,水泵提供克服湖水重力和管路阻力的扬程,能耗相对较大。

(4)水质要求较高。湖水直接进入热泵机组或换热器,处于防堵、防垢的考虑,对湖水水质将会提出一定的要求。

(5)系统维护简单。系统简单,减小了后期维护保养的难度。

(6)系统容量大。开式系统适用于大型区域性供热制冷项目。

图3-2　闭式湖水源热泵系统

闭式湖水源热泵系统具有如下特点:

(1)系统容量小。闭式系统一般容量较小,不适于大型化应用。

(2)水泵能耗较低。闭式系统克服了湖水重力,水泵扬程小。

(3)初投资大。在湖内布置大量换热盘管,投资成本很高。

(4)换热效率低。湖水与管内流体换热过程属于管内强制对流、管外自然对流,同时由于换热管为塑料管,为了保证承压能力,管壁相比钢管要厚2～5倍,热阻要高100～1000倍,复合传热系数很低,换热效果差。

(5)系统使用寿命短。由于换热管线布置在湖底,经过长时间运行,管壁结垢很严重且无法清洗,因此系统运行效果会随时间衰减且不可逆。

在湖水源热泵系统中,开式湖水源热泵系统初投资低、系统效率高、容量大,因此该系统被大量应用到工程当中。