一、水环热泵空调系统的概念

水环热泵空调系统WLHPS (Water Loop Heat PumpSystem) 就是以双管封闭式的循环水管路将建筑物内各台水源热泵WSHP(Water Source Heat Pump) 机组有效地连接起来的热泵空调系统[1]。

实质上水环热泵空调系统是利用循环水将水源热泵机组并联在一起对建筑物进行供暖、制冷的空调系统，其最主要的部分就是循环水系统和热泵机组系统。循环水系统就是在循环水管路中以水作为能量载体的介质，在供暖时，水是机组的低热源, 即热泵的吸热源，从水中吸取热量向环境输送，达到供热的目的；在供冷时,水就成为机组的排热源，从室内环境中吸取热量，达到制冷的目的[2]。

二、水环热泵空调系统的工作原理

水环热泵空调系统本质上是水源热泵的一种应用形式，其属于分散式空调系统。一个典型的水环热泵空调系统一般由开式冷却塔、板式换热器、双管封闭式循环水环路、水环热泵机组、循环水泵和辅助加热设备等组成[3]。如图1所示：

图1 水环热泵空调系统原理图

水环热泵空调系统中两个关键的部分为循环水系统和水环热泵机组。循环水系统作为水环热泵空调系统中各水环热泵机组的能量载体，流动的不是冷冻水或热水，而是常温的循环水，其在供热时为水环热泵机组提供吸热源，供冷时为水环热泵机组提供排热源，而多余的热量则由排热系统排走，不足的热量由加热设备补充。水环热泵机组是水-空气热泵机组的一种，各机组均能单独实现供热和供冷功能，机组直接将循环水作为其吸热源和排热源，直接与室内空气进行热交换，承担室内负荷。水环热泵机组供热供冷工况的转换是通过四通换向阀改变制冷剂的流向来实现的。供冷时，水环热泵机组吸收空调房间的热量并将其排入循环水中，供热时，水环热泵机组吸收循环水中的热量送入空调房间，从而实现空调房间的供冷和供热。

循环水系统温度通常维持在 15-35℃[4]，循环水系统的温度范围是循环水系统控制的重要依据。当系统循环水温度高于设计水温的上限值时，系统排热设备（如冷却塔）开启，循环水通过排热设备进行散热，当循环水温度低于设计下限值时，系统加热设备（如锅炉）投入使用，对循环水进行加热，由此保证循环水温度处于设计范围内，从而保证水环热泵机组的高效运行。通常而言，在夏季，水环热泵空调系统中各机组均按供冷工况运行向循环水放热，此时需要开启排热设备散热；在冬季，系统中大部分机组按供热工况运行从循环水吸热，而一些位于建筑物内区的机组由于房间常年需要供冷而按供冷工况运行向循环水放热，当系统中供冷机组的放热量不足以补充供热机组的吸热量时，系统循环水温将下降，当循环水温下降到某设定值时，加热设备开启，同理当放热量大于吸热量时，系统循环水温将上升，当循环水温上升到某设定值时，排热设备开启；在过渡季节，水环热泵空调系统中供冷机组的放热量与供热机组的吸热量经常处于相当的水平，此时系统循环水温自动维持在设计范围内，无需开启排热设备或加热设备。

三、水环热泵空调系统型式

水环热泵空调系统的排热设备和辅助加热设备的型式可以是多种多样的，因此水环热泵空调系统的型式也是多样的。根据排热设备和辅助加热设备（冷热源）的不同，水环热泵空调系统可分为：常规水环热泵空调系统、地源水环热泵空调系统、太阳能水环热泵空调系统和双极耦合水环热泵空调系统等。