¿Qué es una unidad de aire acondicionado con bomba de calor de fuente de agua?
La bomba de calor de fuente de agua es un sistema de aire acondicionado de alta eficiencia y ahorro de energía que utiliza recursos geotérmicos subterráneos poco profundos (también llamados energía subterránea, que incluyen agua subterránea, suelo o agua superficial, etc.) para proporcionar calefacción. y enfriamiento. Las bombas de calor de fuente de agua realizan la transferencia de energía térmica desde ubicaciones de baja temperatura a ubicaciones de alta temperatura ingresando una pequeña cantidad de energía de alta calidad (como energía eléctrica). La energía del suelo se utiliza como fuente de calor para la calefacción con bomba de calor en invierno y como fuente de frío para el aire acondicionado en verano. Es decir, en invierno, el calor de la energía del suelo se "extrae" y se eleva la temperatura para proporcionar calefacción interior. ; en verano, el calor interior se extrae y se libera hacia la energía de la tierra. Generalmente, las bombas de calor de fuente de agua consumen 1 kW de energía y los usuarios pueden obtener más de 4 kW de calor o refrigeración.
Según el medio de fuente de calor de la bomba de calor, las bombas de calor se pueden dividir en bombas de calor de fuente de aire y bombas de calor de fuente de agua, mientras que las bombas de calor de fuente de agua se dividen a su vez en bombas de calor de anillo de agua y bombas de calor de fuente terrestre. bombas de calor. La bomba de calor de anillo de agua es una bomba de calor que aprovecha al máximo el calor residual interior. En invierno, cuando el calor residual interior es insuficiente, se puede utilizar una caldera para calefacción; en verano, cuando hay demasiado calor residual interior, se puede utilizar una refrigeración; La torre se puede utilizar para eliminar el calor. La aplicación de las bombas de calor geotérmicas acaba de comenzar en China. Hay muchos términos relacionados con las bombas de calor geotérmicas y no están estandarizados. Para evitar confusiones, ahora se utiliza de manera uniforme la terminología estándar especificada por ASHRAE en 1997, a saber, tierra. bomba de calor de fuente terrestre (Ground-Source Heat Pump, GSHP). La bomba de calor geotérmica es un término amplio que incluye sistemas de bomba de calor que utilizan agua subterránea, agua superficial y suelo como fuentes y sumideros de calor. Un sistema de bomba de calor que utiliza el suelo como fuente de calor y disipador de calor se llama bomba de calor acoplada a tierra (GCHP); un sistema de bomba de calor que utiliza agua subterránea como fuente de calor y disipador de calor se llama bomba de calor de agua subterránea (GWHP); ); Un sistema de bomba de calor que utiliza agua superficial como fuente de calor y disipador de calor se denomina bomba de calor de agua superficial (Surface Water Heat Pump, SWHP).
Principio de funcionamiento
Como fenómeno natural, el calor siempre fluye desde el extremo de alta temperatura hacia el extremo de baja temperatura. Pero así como una bomba de agua eleva el agua de menor a mayor, las personas pueden usar la tecnología de bomba de calor para bombear calor desde el extremo de baja temperatura al extremo de alta temperatura. Por lo tanto, la bomba de calor es esencialmente un dispositivo que genera calor. Consume parte de la energía en sí, aprovecha la energía almacenada en el medio ambiental y eleva la temperatura para su utilización. El trabajo consumido por todo el dispositivo de la bomba de calor es solo uno. un tercio del calor suministrado. Uno o menos, esta es la clave del ahorro energético de la bomba de calor. El principio de funcionamiento de la unidad de bomba de calor con fuente de agua es utilizar los recursos de energía térmica de bajo nivel formados por la energía solar y la energía geotérmica absorbidas en la energía geotérmica poco profunda en la superficie terrestre, como el suelo, el agua subterránea o el agua superficial (ríos). , ríos, mares, lagos o piscinas poco profundas), utilizando el principio de la bomba de calor A través de una pequeña cantidad de entrada de energía eléctrica de alto nivel, la evaporación del refrigerante se utiliza para sacar el calor del espacio con aire acondicionado en el verano y liberarlo. calor al agua en la circulación cerrada Dado que la temperatura de la fuente de agua es baja, el calor se puede eliminar de manera eficiente en el invierno, la evaporación del refrigerante se utiliza para absorber el calor. por aire o agua como refrigerante, y luego el calor se libera en el condensador al espacio con aire acondicionado.
El sistema de calefacción y aire acondicionado con bomba de calor con fuente de agua se divide principalmente en tres partes: sistema de intercambio de calor de energía terrestre exterior, unidad de bomba de calor con fuente de agua y sistema terminal de aire acondicionado y calefacción interior. Hay dos tipos principales de bombas de calor de fuente de agua: tipo agua-agua o tipo agua-aire. La transferencia de calor entre los tres sistemas se basa en un medio de intercambio de calor de agua o aire. El medio de intercambio de calor entre la bomba de calor de fuente de agua y la energía del suelo es agua, y el medio de intercambio de calor con la terminal de calefacción y aire acondicionado del edificio puede ser agua o. aire
Ventajas y desventajas
El sistema de aire acondicionado con bomba de calor con fuente de agua tiene principalmente las siguientes ventajas técnicas:
(1) La bomba de calor con fuente de agua utiliza el Recursos de energía solar almacenados en los cuerpos de agua terrestres como fuente de frío y calor para realizar la conversión de energía en sistemas de calefacción y aire acondicionado. Los cuerpos de agua que se pueden utilizar incluyen aguas subterráneas o ríos, ríos y lagos superficiales y océanos.
El suelo superficial y las masas de agua no sólo son un enorme colector solar, que recoge el 47% de la energía de la radiación solar, lo que supone más de 500 veces la energía que utiliza el ser humano cada año (las masas de agua subterráneas reciben la energía de la radiación solar indirectamente a través del suelo), sino que también Un enorme sistema dinámico de equilibrio energético, el suelo y los cuerpos de agua en la superficie mantienen naturalmente un equilibrio relativo de recepción y emisión de energía. Esto hace posible aprovechar la cantidad casi ilimitada de energía solar o geotérmica almacenada en su interior. Por lo tanto, la bomba de calor con fuente de agua es una tecnología que utiliza energía renovable limpia.
2) La temperatura del agua disponible para la unidad de bomba de calor con fuente de agua es de 12-22 °C en invierno. La temperatura del agua es más alta que la temperatura del aire ambiente, por lo que la temperatura de evaporación del ciclo de la bomba de calor aumenta. y el ratio de eficiencia energética también aumenta. En verano, la temperatura del agua es de 18-35°C y la temperatura del agua es más baja que la temperatura del aire ambiente, por lo que la temperatura de condensación de la refrigeración se reduce, lo que hace que el efecto de enfriamiento sea mejor que los tipos enfriados por aire y de torre de enfriamiento, y el Se mejora la eficiencia de la unidad. Según estimaciones de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), una bomba de calor de fuente de agua bien diseñada e instalada puede ahorrar a los usuarios en promedio entre un 30% y un 40% de los costos operativos de calefacción, refrigeración y aire acondicionado.
(3) La temperatura del cuerpo de agua es relativamente estable durante todo el año y su rango de fluctuación es mucho menor que la fluctuación del aire. Es una buena fuente de calor para bombas de calor y fuentes de frío para acondicionadores de aire. La temperatura relativamente constante del cuerpo de agua hace que el funcionamiento de la unidad de bomba de calor sea más confiable y estable y también garantiza la eficiencia y economía del sistema. No existen problemas difíciles como el descongelamiento invernal de las bombas de calor de fuente de aire.
(4) Las bombas de calor de fuente de agua utilizan energía eléctrica, que es una fuente de energía limpia. Sin embargo, al generar electricidad, consume energía primaria y. genera contaminantes y emisiones de gases de efecto invernadero. Por lo tanto, los propios equipos que ahorran energía causan menos contaminación. El consumo de energía de una unidad de bomba de calor con fuente de agua bien diseñada equivale a una reducción de más del 30 % en comparación con una bomba de calor de fuente de aire, y equivale a una reducción de más del 70 % en comparación con la calefacción eléctrica.
Por supuesto, como todo, las bombas de calor de agua no son perfectas y sus aplicaciones también estarán restringidas.
(1) Sujeto a las condiciones de la fuente de agua disponible. En teoría, las bombas de calor de fuente de agua pueden utilizar todos los recursos hídricos. De hecho, en proyectos reales, la diferencia de costos en la utilización de diferentes recursos hídricos es bastante grande. Por lo tanto, la existencia de fuentes de agua adecuadas en diferentes áreas se ha convertido en una clave para la aplicación de bombas de calor con fuente de agua. Entre los métodos actuales de utilización de bombas de calor con fuente de agua, los sistemas cerrados generalmente tienen costos más altos. En un sistema abierto, la capacidad de encontrar una fuente de agua adecuada se convierte en una restricción para el uso de bombas de calor con fuente de agua. Para los sistemas divididos, los requisitos de la fuente de agua deben cumplir con cierta temperatura, volumen de agua y limpieza.
(2) Limitado por la estructura geográfica de la capa de agua. Para el uso de bombeo de agua desde el subsuelo para recarga, se debe tener en cuenta la estructura geológica del lugar de uso para garantizar que se pueda encontrar una fuente de agua adecuada mediante la perforación de un pozo en condiciones económicas. Al mismo tiempo, la geología local. y también se deben considerar las condiciones del suelo para garantizar que se pueda lograr la recarga del agua de cola después de su uso.
(3) Limitado por la economía de la inversión. Debido a la influencia de diferentes regiones, diferentes usuarios y políticas energéticas nacionales y precios de combustible, las condiciones básicas de las fuentes de agua son diferentes; la inversión única y los costos operativos variarán según los diferentes usuarios. Aunque en general, las bombas de calor de fuente de agua tienen una mayor eficiencia operativa y menores costos. Sin embargo, en comparación con los métodos tradicionales de aire acondicionado, refrigeración y calefacción, la economía de inversión de las bombas de calor de fuente de agua será diferente según las condiciones de las diferentes necesidades en las diferentes regiones.
Weihai Zhongtian Jianeng produce unidades de bomba de calor con fuente de agua, unidades de bomba de calor de suelo, unidades de bomba de calor de circuito de agua y otros modelos.