水环热泵水空调系统可利用的外部能源有太阳能、水(井水、河水、湖水、海水)、土壤能、空气等。这些能源具有资源无限、可以再生、与生态环境和谐的特点。因此提出可再生能源水环热泵水空调系统对解决暖通空调的能源与环境问题有长远的战略意义。
上世纪50年代以来国外就有很多把可再生能源作为低位热源应用到水环热泵当中，其中土壤源作为水环热泵的低位热源是 在二战以后就引起人们的重视，20世纪70年代末至80年代美国和欧洲一些国家对土壤源水环热泵进行各种理论和试验研究，瑞典早在20世纪70年代末就开始生产专供冬季采暖的土壤源热泵机组并已商品化。我国的暖通空调工作者近年来对土壤源水环热泵开展广泛的理论和试验研究。水源热泵在欧美国家的建筑中也已经有30年的历史了，日本早在1932~1955年问就装设35座深井水为热源的水环热泵系统，近年来，在我国黄河流域和北方地区开始广泛采用以井水源热泵冷热水机组作为冷热源的空调系统，我国的青岛还曾提出建造以海水为低位热源的大型热泵站的方案。我国的太阳能资源十分丰富，居世界第二位，年日照时问大于2000小时的地区占全国面积的2/3，处于利用太阳能较有利的区域。哈尔滨工业大学、天津大学曾进行过太阳能水环热泵系统的模拟研究。在空气源利用方面进来我国也进行了双级耦合水环热泵水空调系统的研究和应用，这种系统就是 利用空气/水热泵和水/空气热泵的耦合，把空气/水热泵作为水环热泵的辅助热源。
20世纪80年代初，我国一些外商投资的项目中开始采用闭式环路水环热泵水空调系统，20世纪90年代水环热泵水空调系统在我国得到广泛的应用。据统计，1997年国内采用水环热泵水空调系统的工程共52项，到1999年，全国约有100个项目，2万台水源热泵机组在运行。进入21世纪水环热泵将得到新的兴旺发展，同时21世纪人类也面临着能源问题的严重压力，为此我们有必要研究探讨新型可再生能源在水环热泵中的应用。
 一、传统水环热泵水空调系统的组成
热泵是 一种利用高位能使热量从低位热源(低温热源)流向高位热源(高温热源)的节能装置。那么所谓的水环热泵水空调系统是 指小型水/空气热泵机组的一种应用方式，既用水环路将小型水/空气热泵机组(水源热泵机组)并联在一起，构成以回收建筑物内部余热为主要特征的水泵供暖、供冷的空调系统。该系统于20世纪60年代在美国加利福尼亚州出现，故也称为加利福尼亚系统。该系统于1955年在美国申请专利，很快传遍美国并早已商品化。
在夏季建筑物的内区和周边区都供冷的情况下建筑物内部的余热通过水/空气热泵机组由水环路散发到室外。首先，室内侧的空气与制冷剂换热(此时室内换热设备为蒸发器)使空气冷却下来，热泵机组里的制冷剂通过压缩机后进入循环水和制冷剂侧(此时的换热设备为冷凝器)此时制冷剂把热量传到循环水中。在冬季建筑物内区需要供冷而周边区需要供热，内区排向循环水中的热量就可以通过循环水带到需要供热的周边区从而达到节能的目的。但是 往往在冬季内区向水环路中散发的热量小于周边区需求的热量，使循环水的温度逐渐降低，当温度小于13℃时就需要外加的辅助热源向循环水加热以补充周边区的热需求。而夏季由于热泵不断把室内的热量散发到循环水中，循环水的温度就不断升高，当循环水温升高到32℃时就需要辅助的散热设备向外界排热以保持循环水温在13℃~32℃范围变化。传统的散热和加热设备是 冷却塔和锅炉(燃油、燃煤、燃气、电热锅炉)。采用这种高位能(电、燃气、油等)通过锅炉转变为循环水的低位能，再有室内水/空气热泵提升后向室内供热的方式不符合按质用能的原则，是 对能源的极大浪费。
二、太阳能水环热泵水空调系统
太阳能是 21世纪人类可期待的能源，我国的的太阳能资源又十分的丰富，因此把太阳能应用到水环热泵水空调系统中就有着非常广阔的前景。在水环热泵水空调系统中主要是 将太阳能代替传统的锅炉等辅助加热设备。太阳能水环热泵水空调系统又分为闭式和开式两种。
在闭式系统中当冬季水温低于13℃时就利用太阳能热水系统通过板式换热器4对循环水加热。开式系统又包括三个了系统，既太阳能集热系统、水环热泵水空调系统、热水供应系统。三系统通过建筑物的消防水池为蓄热水池连接起来。这样可以解决太阳能的问歇性和不稳定性。当循环水温高于32℃时打开冷却塔散热，当循环水温低于13℃利用蓄热水池中的水作为循环水给系统供热。
三、土壤源水环热泵水空调系统
土壤源水环热泵水空调系统就是 利用地下埋管换热器作为辅助热源的水环热泵水空调系统。地表浅层是 一只巨大的太阳能集热器，它收集约47%的太阳能，尽管其中有一半能量以长波的形式辐射出去，但剩余的能量也十分丰富。在缺乏地下水或者利用地下水源不经济的地区这种形式尤为显得可观。该系统有两个环路组成，蓄水罐-地下埋管环路循环泵(一次泵) -地下埋管换热器-地下埋管环路-蓄水罐组成一次回路，蓄水罐-环路循环水泵-小型水/空气热泵机组-水循环环路-板式换热器组成二次环路。当冬季周边区供热量大于内区向二次环路中排热量时，至到二次环路温度降低13℃时开启二次环路从土壤中吸收热量以保证环路水温。当夏季机组都处于制冷工况时，机组向二次环路中不断的放出热量，至到温度达到32℃时开启一次环路，此时一次环路向土壤中散热，以保证整个系统的水温。
四、井水源水环热泵水空调系统
根据地下水循环系统和水环热泵水空调系统水环路(建筑物内循环水环路)是 否分隔开，可以分为闭式和开式二种。闭式就是 通过板式换热器把地下水环路和建筑物内循环水环路分开；开式就是 直接把地下水和室内的小型水/空气热泵机组连接起来。之所以应用地下水作为低位热源是 因为地下水终年基本水温维持在一个固定的范围内，是 很好的天然热/冷源。
在闭式系统中，夏季制冷工况运行时当水环热泵循环水温度高于32℃时打开井水源循环系统，二者通过板式换热器把热量散发给地下水。冬季当水环热泵循环水系统的水温低于13℃时打开井水源循环水系统，二者通过板式换热器把地下水的热量传给室内循环水以保证室内循环水的温度。开式系统同闭式系统原理相同，不同的是 开式系统中室内的水环热泵循环水就是 直接应用地下井水。
五、双级耦合水环热泵水空调系统
该系统是 空气/水热泵和水/空气热泵机组的结合供暖，与传统的水环热泵水空调系统相比，差异在于是 用空气/水热泵机组代替传统系统中的锅炉。
夏季制冷工况运行：当水环热泵水空调室内循环水系统的温度高于32℃时打开冷却水系统，室内循环水系统和室外开式冷却塔系统循环水通过板式换热器实现散热的。冬季制热工况运行：当循环水温度低于13℃时带开室外的空气/水热泵机组，此设备也是 通过板式换热器把热量传给室内循环水系统以达到加热循环水的目的。
河北省任丘市喜来乐水空调厂（http://www.xllskt.com）是 从事于节能环保产品研发的专业水空调厂家，目前主要产品有家用水空调、柜式水空调、小型水空调、水温空调、等制冷制热产品，对水空调制冷制热系统的开发、设计、安装及售后服务，均有着成熟的经验和优秀的服务标准。
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