水源熱泵技術的設計與實施

劉秀梅（山東安信機械制造有限公司，山東 肥城 271619）

水源熱泵技術的設計與實施

劉秀梅
（山東安信機械制造有限公司，山東 肥城 271619）

以水源熱泵技術的實用情況，介紹了水源熱泵技術在工礦企業應用的設計方法和注意事項。

水源熱泵；設計；實施

1　概況

梁寶寺煤礦根據所處地理位置和生產的特點，設計由原來的鍋爐取暖、空調制冷變為采用水源熱泵機組對工業場地內的建筑物空調、采暖、浴室加熱、井筒防凍提供冷熱源。

由水源熱泵機房替代原設計中的鍋爐房，來對梁寶寺煤礦工業場區生產、生活區域進行集中供暖或制冷，一是杜絕了礦物燃料燃燒產生的大量污染物，保護了環境；二是水源熱泵技術是一項節能技術，相對于鍋爐取暖節省大量能源。

2　采暖與空調設計

建筑物冬季室內采暖計算溫度：辦公室、休息室、等候室、任務交待室、礦燈房等16～18℃，廠房、輔助車間等5～16℃，浴室、更衣室25℃，單身宿舍、住宅18℃，副井口處空氣混合溫度2℃以上。在行政辦公樓、區隊辦公樓、浴室更衣室、礦燈房聯合建筑、食堂多功能廳聯合建筑等設置中央空調系統，建筑物內采暖設備主要為風機盤管及新風機組等。在大型工業廠房、輔助車間等可采用低溫水暖風機混合采暖方式，工作時間保證室內采暖空調計算溫度，非工作時間保證5～10℃設備防凍結溫度。冷、熱媒均由水源熱泵機房供給。空調采暖系統的補水定壓采用落地式膨脹水箱，該套設備設置于工業場地水源熱泵機房內。

夏季空調系統冷凍水供水溫度為7℃，冷凍水回水溫度為12℃；冬季空調供水溫度為45℃，回水溫度為40℃。建筑物空調室內計算溫度: 夏季26℃；冬季浴室更衣室為25℃，其余建筑物為16-18℃。

3　供熱設計

工業場地浴室內浴池用水淋浴用水由水源熱泵機房供給。每班提供熱水量：淋浴60m3；池浴50m3；自來水溫度以10℃計，加熱后水溫以40℃計，經計算需熱負荷：1570kW。

4　井筒防凍及加熱設計

4.1設計參數

副井井口初期入風量135m3/s，副井井口后期入風量155m3/s，室外歷年極端溫度平均值-13.1℃，加熱后空氣溫度20℃，井口處空氣混合溫度2℃以上

4.2井口防凍耗熱量

初期2641.55kW，后期3032.90 kW。根據礦井進風量實際情況，綜合考慮到一定的富裕系數、運行穩定性，以及井筒防凍的特殊要求，副井井口初期取LCPA2225R型空氣處理機組6臺，分別布置在井口兩側的空氣加熱室內，并在出入口設空氣幕。

5　水源設熱泵機房設備

5.1工業場地熱（冷）負荷：

供暖熱負荷：工業場地3703kW，選煤廠979kW，合計4682kW；空調建筑物夏季冷負荷3000kW，供熱熱負荷，井筒防凍：初期2641.55kW，后期3032.90kW；浴室供熱1570kW；食堂供熱400kW。合計：采暖期最大熱負荷7942.55kW，非采暖期最大熱負荷2189kW，空調建筑物夏季冷負荷3000kW。

5.2水源熱泵機組選型

5.2.1水源熱泵空調系統確定

結合實際用途和運行時間的差異性，主機房聯合設置，實際運行分為三個系統。系統1建筑物空調制冷、供暖系統；系統2 生活洗浴熱水供應系統；系統3井筒防凍、空氣加熱系統。

5.2.2空調系統主機選型

總冷負荷3000kW，總熱負荷4682kW；選用螺桿水源熱泵機組（Spring-WM-410B-1型）4臺，單臺制冷量1080kW，耗電功率184kW。夏季制冷只需3臺運行，另外1臺停機。夏季機組制冷運行的同時，可回收冷凝熱2500 kW，回收余熱量遠大于生活熱水所需熱負荷，可以滿足夏季洗浴熱水供應。每小時可以提供45℃熱水60t，通過優化設計機房管路系統和控制系統，可以解決生活洗浴熱水的熱源供應，節約大量能源及并減少運行費用。

5.3設計方案

本設計方案選用3臺Spring-WM-410B-1型和2臺Spring-WM-410B-1H型水源熱泵機組提供建筑物空調制冷、供暖以及生活洗浴熱水供應的冷熱源，機組間可互相備用和切換；2臺Spring-WM-410B-1型螺桿水源熱泵機組提供井筒防凍空氣加熱的熱源，并在管路設計時考慮由系統1的水源熱泵機組提供備用保證。

5.4運行方式

（1）冬季系統1的4臺Spring-WM-410B-1型熱泵機組全部工作，用于提供采暖熱源；系統2 的1臺Spring-WM-410B-1H型水源熱泵機組工作提供洗浴熱水。系統3 的1臺Spring-WM-410B-1型螺桿水源熱泵機組工作，提供井筒防凍空氣加熱的熱源。

（2）夏季系統1的3臺Spring-WM-410B-1型熱泵機組工作提供空調冷源，系統設計考慮回收利用空調冷凝余熱對洗浴生活水加熱，可以提供充足的洗浴生活熱水。

（3）春、秋等過度季節由系統2 的1臺Spring-WM-410B-1H型水源熱泵機組工作，可滿足提供洗浴生活熱水的要求。

5.5能耗狀況和能耗指標

采用水源熱泵機組對工業場地內的建筑物提供采暖、空調以及浴室加熱和井筒防凍用熱，熱源取自礦井回風、礦井水處理站處理后的礦井排水、主副井凍結孔中蘊藏的低溫熱源，不需要燃燒煤來提供熱源，但水源熱泵機組需消耗電能。

在工業場地設置鍋爐房，考慮管網熱損失系數、熱負荷同時使用系數以及鍋爐燃煤煤種，鍋爐房總噸位定為12t/h。選用三臺DZL4-1.25-AⅡ型快裝水管蒸汽鍋爐。采暖期兩臺運行，非采暖期一臺運行。燃用原煤發熱量為26.1MJ/kg。

6　結束語

通過采用水源熱泵技術，保證了采暖供暖系統有效運行的同時，為我國低溫熱能技術在煤礦中的使用提供寶貴的借鑒經驗和參考資料，豐富和發展了我國的低溫熱能理論和技術。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.227

劉秀梅（1974-），女，主要從事專業技術工作。