淺談重慶綠地新都會(huì)水環(huán)熱泵系統(tǒng)運(yùn)用

唐國(guó)儒

(上海綠地控股集團(tuán)重慶置業(yè)有限公司，重慶 400020）

淺談重慶綠地新都會(huì)水環(huán)熱泵系統(tǒng)運(yùn)用

唐國(guó)儒

(上海綠地控股集團(tuán)重慶置業(yè)有限公司，重慶 400020）

根據(jù)針對(duì)重慶綠地新都會(huì)水環(huán)熱泵系統(tǒng)設(shè)備選型、設(shè)計(jì)及施工問(wèn)題的分析，該文旨在總結(jié)水環(huán)熱泵系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)，推廣水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在商業(yè)建筑中的運(yùn)用。

商業(yè)；水環(huán)熱泵；選型；設(shè)計(jì)；施工；空調(diào)系統(tǒng)

重慶綠地新都會(huì)位于江北區(qū)大石壩，該項(xiàng)目為典型內(nèi)街式商業(yè)建筑。因商業(yè)縱向較深，利用一條從西向東的商業(yè)內(nèi)街將商業(yè)分為南北兩段，形成以商鋪形式為主的商業(yè)群落。吊二層至一層內(nèi)商業(yè)街南側(cè)小型商業(yè)采用水環(huán)熱泵集中空調(diào)系統(tǒng),總空調(diào)面積7287m2,夏季空調(diào)總冷負(fù)荷為1842.4kW,空調(diào)冷負(fù)荷指標(biāo)253W/m2；冬季空調(diào)總熱負(fù)荷為690.8kW,空調(diào)熱負(fù)荷指標(biāo)95W/m2。采用兩臺(tái)閉式冷卻塔提供夏季空調(diào)冷卻水，閉式冷卻塔自帶一次水循環(huán)水泵，二次水采用一次泵定流量閉式循環(huán)系統(tǒng)，采用高位膨脹水箱定壓補(bǔ)水,二次水冷卻循環(huán)水采用Y型水過(guò)濾器、綜合水處理器對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理。夏季一次水側(cè)冷卻水供回水設(shè)計(jì)溫度為30/35℃，二次水側(cè)冷卻水夏季供回水設(shè)計(jì)溫度為31/36℃。一、二次水補(bǔ)水總管設(shè)置水流量計(jì)量裝置。每臺(tái)末端機(jī)組設(shè)置Y型過(guò)濾器、定流量平衡閥，末端機(jī)組帶制冷、制熱缺水自動(dòng)保護(hù)措施。采用一臺(tái)制熱量為290kW的常壓燃?xì)鉄崴畽C(jī)組作為冬季空調(diào)輔助熱源，系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖1。

圖1 水環(huán)熱泵系統(tǒng)原理圖

內(nèi)街式商業(yè)建筑布局較復(fù)雜，商鋪分布易形成內(nèi)外區(qū)形式，綠地新都會(huì)項(xiàng)目采用水環(huán)熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是適宜，分析如下：①水環(huán)系統(tǒng)高效節(jié)能、運(yùn)行費(fèi)用低：水環(huán)熱泵末端主機(jī)能效比（制冷）可高達(dá)4.5且系統(tǒng)公攤能耗較低，該項(xiàng)目商鋪空調(diào)用電負(fù)荷457.77kW，冷卻塔用及冷卻水循環(huán)泵用電負(fù)荷93kW，常壓燃?xì)鉄崴畽C(jī)組燃?xì)夂牧?0m3/h(天燃?xì)?，經(jīng)初步估算夏季制冷時(shí)公攤設(shè)備占總耗能比例約16%，冬季制熱時(shí)公攤設(shè)備占總能耗比例為18%。②雙管制系統(tǒng)達(dá)到四管制系統(tǒng)功能，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)區(qū)制冷，外區(qū)制熱的效果，滿足商業(yè)空調(diào)功能需求。③節(jié)省投資、降低商鋪公攤，提高商業(yè)價(jià)值：水環(huán)熱泵系統(tǒng)無(wú)大型冷水機(jī)組，機(jī)房占地面積小，本項(xiàng)目循環(huán)水泵房面積僅為63m2，各商業(yè)空間內(nèi)可不用設(shè)置大型機(jī)房和巨大風(fēng)管，從而提供了更多可租售空間，提高了商業(yè)溢價(jià)；環(huán)路為31/36℃循環(huán)水無(wú)需做保溫；系統(tǒng)輔助熱源選型小，輔助熱源制熱量?jī)H為系統(tǒng)總熱負(fù)荷的42%。④系統(tǒng)施工靈活便捷，可依據(jù)租售戶入住情況分期安裝，緩解了建設(shè)方資金壓力，本項(xiàng)目預(yù)計(jì)初步投資為350萬(wàn)元，空調(diào)造價(jià)約480元/m2，如水源熱泵末端主機(jī)系統(tǒng)均為商家自行采購(gòu)安裝，則實(shí)際投資約180萬(wàn)，空調(diào)造價(jià)約240元/m2。⑤系統(tǒng)計(jì)量方式簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用，可簡(jiǎn)單地通過(guò)加設(shè)電表方式實(shí)現(xiàn)分戶計(jì)量。

2 水環(huán)熱泵系統(tǒng)設(shè)備選型

2.1 系統(tǒng)冷卻設(shè)備

綠地新都會(huì)項(xiàng)目選用閉式冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)，由于水環(huán)熱泵循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備對(duì)流經(jīng)設(shè)備的循環(huán)水質(zhì)要求較高，故采用閉式循環(huán)系統(tǒng)是最可靠的。閉式冷卻塔優(yōu)點(diǎn)在于體積小、冷卻效率高且省水省電。由于其密閉循環(huán)，從而降低因故障損失的能量，也不需要在交換循環(huán)水上花任何費(fèi)用；管道不會(huì)積垢，降低了設(shè)備運(yùn)行的費(fèi)用。由于我國(guó)目前尚無(wú)閉式冷卻塔制造及檢驗(yàn)的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，則對(duì)設(shè)備的選型造成了很大的難度，筆者建議閉式塔的選擇應(yīng)從以下幾個(gè)方面控制：①冷卻塔的熱力性能不不低于98%，冷卻塔填料宜選擇親水性好、吸水率小（小于0.015%）、耐高溫、抗老化、阻燃性能好(阻燃氧指數(shù)為44.7%)、風(fēng)阻系數(shù)小的優(yōu)質(zhì)填料；②熱交換器內(nèi)盤(pán)管宜選用壁厚不小于2mm厚的優(yōu)質(zhì)銅管，保證足夠的強(qiáng)度韌性和良好的換熱性能；③冷卻塔關(guān)鍵組件如風(fēng)機(jī)、電機(jī)、軸承及噴水泵宜選用國(guó)內(nèi)或國(guó)際知名品牌；④依據(jù)系統(tǒng)循環(huán)水流量合理進(jìn)行閉式塔組對(duì)，如系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)水流量600m3/h，宜選用4臺(tái)150m3/h的閉式塔進(jìn)行組合，以滿足分批分時(shí)投入運(yùn)行的需要；⑤宜選用知名廠家的成熟產(chǎn)品，并充分了解廠商提供的廠家標(biāo)準(zhǔn)。值得提出的是，大部分建設(shè)方為節(jié)省投資，選用換熱器內(nèi)置盤(pán)管為鋼管的閉式塔，或選用開(kāi)式塔加板式換熱器組合形式，造成了冷卻水質(zhì)易于受到污染，檢修維護(hù)難度大，散熱效率低的不良后果，從而導(dǎo)致了整個(gè)水環(huán)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)不能發(fā)揮。

2.2 輔助熱源

水環(huán)熱泵系統(tǒng)輔助熱源宜優(yōu)先選用燃?xì)獬簾崴仩t，因?yàn)槌簾崴仩t具有安全、經(jīng)濟(jì)、效率高等特點(diǎn)，為越來(lái)越適用于空調(diào)系統(tǒng)的熱源。但由于常壓熱水鍋爐不能直接接入承壓的二次側(cè)循環(huán)系統(tǒng)，故設(shè)備選擇時(shí)特別注意選擇內(nèi)置盤(pán)管間接式常壓鍋爐，或采用常壓鍋爐加板式換熱器的循環(huán)系統(tǒng)。筆者更傾向于選擇后者，后者具有換熱效率高、運(yùn)行維護(hù)便利、費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)。

2.3 水源熱泵機(jī)組

水源熱泵機(jī)組應(yīng)從品牌、產(chǎn)品性能、系統(tǒng)配置綜合比對(duì)選擇。①水源熱泵機(jī)組廠商層次不齊，應(yīng)優(yōu)先選用國(guó)際或國(guó)內(nèi)知名品牌設(shè)備。②應(yīng)選擇能效比較高的設(shè)備，水源側(cè)換熱器應(yīng)采用高效套筒式換熱器，主要部件如壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、銅管、鋁翅片應(yīng)選擇知名廠商產(chǎn)品。③應(yīng)合理地選擇機(jī)組型式。整體式及分體式機(jī)組各有優(yōu)勢(shì)，這需要結(jié)合商鋪功能、面積、裝飾風(fēng)格等綜合考慮：如面積較小商鋪，可選用暗藏吊頂式整體式機(jī)組或嵌入式分體式機(jī)組，面積較大的商業(yè)選用整體臥式機(jī)組；對(duì)于噪音控制要求較高的商鋪則優(yōu)先選用分體式機(jī)組。④機(jī)組性價(jià)比的合理選擇，一般機(jī)型規(guī)格較大則其性價(jià)比較高，面積較大的商鋪可選擇大號(hào)機(jī)型。⑤宜選用同品牌的水環(huán)熱泵新風(fēng)機(jī)組。水環(huán)熱泵新風(fēng)機(jī)可承擔(dān)部分冷熱負(fù)荷，從而降低系統(tǒng)投資。⑥值得特別注意的是，如實(shí)際選擇的設(shè)備與原設(shè)計(jì)設(shè)備不同時(shí)，則需對(duì)設(shè)備的制冷、制熱量、耗電量、風(fēng)量、噪音、風(fēng)壓等進(jìn)行詳細(xì)核算，以達(dá)到選用的設(shè)備與原系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最佳配置。

3 水環(huán)熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工應(yīng)注意的問(wèn)題

3.1 機(jī)組噪音的控制措施

水源熱泵機(jī)組有末端壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)兩個(gè)噪聲源，所以機(jī)組噪音控制非常重要。①應(yīng)合理選擇機(jī)組的安裝位置。如機(jī)組不宜安裝在人員經(jīng)常停留的頂部，最好安裝在公共走道及相對(duì)隱蔽的房間。兩臺(tái)機(jī)組之間安裝間距不宜小于2.5m，以避免噪音重疊。②噪音控制要求較高的房間或場(chǎng)所，應(yīng)選擇分體式機(jī)組，將壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)兩個(gè)噪音源分開(kāi)，同時(shí)建議在壓縮機(jī)處設(shè)置減震吊架，也可在機(jī)組下方設(shè)置吸音板。吸音板的面積不小于機(jī)組面積的2倍，吸聲板厚度不小于25mm。③依據(jù)水源熱泵機(jī)組風(fēng)量和風(fēng)壓進(jìn)行系統(tǒng)風(fēng)管合理布置，有效地控制主風(fēng)管及風(fēng)口風(fēng)速。宜在送風(fēng)段設(shè)置消聲靜壓箱，回風(fēng)段設(shè)置回風(fēng)靜壓箱，同時(shí)建議回風(fēng)口設(shè)置在機(jī)組2m以外的部位，以防止機(jī)組噪音在管道內(nèi)傳播。

3.2 系統(tǒng)選材及管網(wǎng)的合理布置

由于水環(huán)熱泵系統(tǒng)對(duì)循環(huán)水質(zhì)要求高，系統(tǒng)循環(huán)水管道宜選用內(nèi)外均鍍鋅的鍍鋅鋼管溝槽或螺紋連接，相比傳統(tǒng)焊接管道焊接連接而言，其系統(tǒng)管道成本會(huì)有所增加，但卻大大地減少了系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。商業(yè)空調(diào)管網(wǎng)設(shè)計(jì)中，其系統(tǒng)循環(huán)水主立管及水平干管應(yīng)設(shè)置在公共區(qū)域，如供回水主立管應(yīng)設(shè)置在公共區(qū)域管道井，水平干管設(shè)置在公共走道，從而減少因水平管道及主管穿越商鋪而造成空間利用受損，同時(shí)方便檢修和維護(hù)。由于水環(huán)熱泵系統(tǒng)管路大多設(shè)計(jì)為異程式系統(tǒng)，以體現(xiàn)其兩管制達(dá)到四管制的優(yōu)勢(shì)，故防止系統(tǒng)水平及垂直失調(diào)相當(dāng)關(guān)鍵，水系統(tǒng)環(huán)路盡量平衡布置，主要分支管設(shè)置靜態(tài)平衡閥平衡各支路的阻力，從而使通過(guò)平衡閥流量調(diào)節(jié)使循環(huán)水量均勻分布，但往往很多建設(shè)方為節(jié)省投資，私自將該閥門(mén)取消，從而影響系統(tǒng)正常功能。

3.3 系統(tǒng)實(shí)施

建設(shè)方對(duì)于商鋪空調(diào)通常有以下兩種實(shí)施方案。①所有商鋪內(nèi)管道及設(shè)備全部安裝完畢。②商鋪內(nèi)僅預(yù)留循環(huán)水管道接口，設(shè)備由商家自行安裝。以上兩種方式各有利弊。第一種由于商家二次鋪內(nèi)裝修勢(shì)必會(huì)造成原有設(shè)備及管道大量改動(dòng)，導(dǎo)致了資源嚴(yán)重浪費(fèi)，但好處在于建設(shè)方在交房前空調(diào)系統(tǒng)可一次到位，有利于系統(tǒng)整體調(diào)試及驗(yàn)收。第二種由于建設(shè)方或物管公司對(duì)商家約束不到位，造成商家私自進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，及安裝，很容易造成商鋪內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)違背設(shè)計(jì)初衷，如設(shè)備冷量超標(biāo)或不足，循環(huán)水管路大量改位、返彎以及設(shè)備進(jìn)出口管道與設(shè)備接口不匹配、設(shè)備的用電負(fù)荷與原設(shè)計(jì)配電回路不匹配等，以至于影響空調(diào)效果。綠地新都會(huì)項(xiàng)目采用了以上兩種形式結(jié)合的方式，因小商鋪空調(diào)后續(xù)調(diào)整較小，該部分商鋪空調(diào)設(shè)備全部安裝完畢，風(fēng)管和風(fēng)口應(yīng)由商家自行完善；大商鋪內(nèi)建筑分隔存在多變性，建議預(yù)留循環(huán)水接口，空調(diào)設(shè)備、風(fēng)管及風(fēng)口由商家依據(jù)裝飾布局進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，但需建設(shè)方在購(gòu)房合同中嚴(yán)格限制商家對(duì)空調(diào)系統(tǒng)調(diào)整權(quán)限。

3.4 系統(tǒng)計(jì)量

水環(huán)熱泵系統(tǒng)計(jì)量有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)分戶計(jì)量要求，最簡(jiǎn)單做法就是在每個(gè)商鋪裝設(shè)獨(dú)立空調(diào)電表，系統(tǒng)共用設(shè)備如冷卻塔、循環(huán)泵、鍋爐等分別裝設(shè)電表。商家按各自空調(diào)用電量比例進(jìn)行共用設(shè)備費(fèi)用分?jǐn)偅瑥亩苊饬藗鹘y(tǒng)按面積比列進(jìn)行分?jǐn)偟谋锥恕Ａ硗猓捎谠撓到y(tǒng)共用設(shè)備公攤費(fèi)用較少，商家更易于接受，從而真正地體現(xiàn)分戶計(jì)量的目的。

4 水環(huán)熱泵系統(tǒng)的在商業(yè)建筑中的使用前景

就筆者了解的重慶地區(qū)而言，商業(yè)建筑使用水環(huán)熱泵系統(tǒng)的案例并不多見(jiàn)，但所使用區(qū)域都在高檔商業(yè)區(qū)，如江北北城天街、朗晴廣場(chǎng)購(gòu)物中心、奧特萊斯購(gòu)物中心、綠地新都會(huì)、世紀(jì)英皇大廈等。一方面由于重慶地區(qū)市場(chǎng)對(duì)水環(huán)熱泵系統(tǒng)的認(rèn)知度不高，另一方面由于缺乏該系統(tǒng)施工及維護(hù)保養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，造成了水環(huán)熱泵系統(tǒng)并未真正體現(xiàn)其優(yōu)越性，導(dǎo)致了目前該系統(tǒng)適用受限的局面。筆者認(rèn)為，水環(huán)熱泵系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合商業(yè)建筑形態(tài)，綜合多方面因素合理選擇，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制施工、調(diào)試等環(huán)節(jié)，才能最大程度上還原設(shè)計(jì)，真正發(fā)揮水環(huán)熱泵系統(tǒng)的優(yōu)越性。

[1]中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)院.GB50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004.

[2]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50243-2002通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

[3]中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)院.06K504水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2007.

Application of Water Loop HeatPump System in Chongqing Green Metropolis

Based on the analysison the selection,design and construction of thewater loop heat pump system in Chongqing Green Metropolis,experience related to the design and construction of the system is summarized to promote the application ofwater loop heat pump air conditioning system in commercialbuildings.

commerce;water loop heatpump;selection;design;construction;air conditioning system

10.3969/j.issn.1671-9107.2012.10.018

TU 201.5

A

1671-9107（2012）10-0018-03

2012-06-15

唐國(guó)儒（1979-），男，甘肅武威人，本科，工程師，主要從事機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)管理工作。

1 重慶綠地新都會(huì)商業(yè)建筑水環(huán)熱泵系統(tǒng)的適用性

孫蘇

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