某廠房水源熱泵系統設計

(信息產業電子第十一設計研究院科技工程股份有限公司，四川成都 610021)

1 工程概況

1．1 建筑概況

項目位于河北省蠡縣高新技術產業園，場地東側為內部規劃用地，南側為公園南路，西側為永盛大街，北側為公園路。整個地塊東西方向約為4 644 m，南北方向約為460 m，呈矩形布置。本期項目建筑物主要包括1-1號建筑(100 MW切片廠房)，地上1層，采用門式剛架輕鋼結構，層高7 m，建筑長112．5 m，寬80 m，占地面積為9 000 m2，建筑面積為9 000 m2。本工程設計時間為2010年初，2011年開工，2012年竣工并開始使用。

1．2 空調概況

冷凍站位于1層西側，內含變電站、冷凍站、純水站、空壓站及項目二期預留站房，其余部分為生產廠房。冷凍站主要提供滿足工藝生產用空調冷凍水和工藝設備用冷卻水，其中空調冷凍水由水源熱泵系統提供，工藝冷卻水由業主原有搬遷冷水機組與新購冷水機組共同承擔。

2 水源熱泵系統設計

2．1 系統冷熱負荷

根據工藝區劃及工藝設備使用情況，確定廠房夏季冷負荷1 800 kW，供回水溫度為7/12℃，冬季熱負荷1 510 kW，供回水溫度為50/45℃。

2．2 冷熱源系統

考慮到該廠房所處位置有較好的地下水資源，選用型號為WPS-510．3C的單螺桿水源熱泵機組2臺(1用1備)，作為空調系統的冷熱源。該機組名義制冷量為1 944 kW，名義制熱量為1 700 kW，夏季提供7/12℃冷凍水，水源側冷卻水溫度18/29℃;冬季提供50/45℃熱水，水源側冷卻水溫度7/15℃。

系統采用閉式兩管制，用戶側采用囊式定壓補水裝置補水定壓，水源為軟化后的自來水。

系統流程如圖1所示。

圖1 水源熱泵系統流程圖

由于此水源熱泵提供工藝空調系統的冷熱源，為確保工藝生產可靠運行，因此水源熱泵機組設備用機1臺，系統循環水泵設1臺備用，運行機組及水泵均為隨機。由圖1可以看出，2臺水源熱泵機組并聯后，通過集管將冷凍水(熱水)送往用戶側，而用戶側的回水也通過一根主管，由系統循環水泵壓入熱泵機組。這種通過集管的連接方式優點是系統管路簡單，并且實現備用機組和備用水泵設置管路也較為簡單。制冷與制熱工況通過管路上的V1～V8八個閥門進行切換。

為確保用戶側系統水質，在回水側設置全濾式水處理設備1臺，補水水源也采用軟化水。

2．3 地下水系統

系統制冷工況時，所需冷卻水172 m3/h，蠡縣地區水井出水量在80 m3/h左右，考慮實際使用系數，暫選擇2口抽水井，每口抽水井對應3口回灌井，圍繞整個廠區共設8口井，每口井結構、水井泵等設置相同，均可做抽水或回灌使用。井內設潛水泵，考慮管道熱脹冷縮性質，在室外每口井的供回水支管上設置金屬軟連接。

由于水源側采用直接連接，地下水直接進入熱泵機組，因此管路中設置除砂器，保證水源側水質。

2．4 實際運行時存在問題

該項目目前已經投入使用，業主反映情況較好，但存在以下不足:1)設計時由于考慮二期廠房布置，將水井布置在1-1號建筑北區與東區綠化帶內，呈直線型，并與原有廠區內系統在一個水系，1-1號建筑水源熱泵機組運行時，原有其他廠房則水量明顯不足。2)室外閥門井及水井蓋板高出綠化距離太少，導致雨季時地面雨水從蓋板流入井內，污染井內水質及設備。

2．5 結論

1)水源熱泵系統是一種節能系統。2)此廠房內系統設計還可以優化，如室外井呈梅花形布置，水井蓋板增加保護措施等。

［1］GB 50336-2009，地源熱泵系統工程技術規范［S］．

［2］GB 50019-2003，采暖通風與空氣調節設計規范［S］．

［3］胡麗華．熱回收水源熱泵的設計與節能分析［J］．山西建筑，2010，36(11):196-197．