水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)問題討論

薛覆陸

摘 要：文章主要分析了水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)，探討了江水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并概述了江水水源熱泵技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：水源；熱泵；空調(diào)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

近幾年，熱泵空調(diào)系統(tǒng)在長江流域地區(qū)得到普遍應(yīng)用。熱泵空調(diào)機(jī)組因占地少、使用靈活、可制冷也可制熱的特點(diǎn)，具有較重要的市場地位。當(dāng)前民用建筑的熱泵空調(diào)機(jī)組主要包括三大類：即水——水熱泵、空氣——水熱泵和空氣——空氣熱泵，前者為水源熱泵，后二者為空氣源熱泵。空氣源熱泵已在我國使用了一段時(shí)間，但水源熱泵的應(yīng)用才剛剛起步，對于它的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步完善。

1 水源熱泵的特點(diǎn)

水源熱泵在工作原理上跟空氣源熱泵類似，水源熱泵主要通過將熱量排到水中或吸收水中的熱量來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的供冷供熱。由于水的熱容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣，所以水源熱泵空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行受到外界的影響不大，另外水源熱泵的熱交換效率也高于空氣源熱泵。

水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一種節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)；其機(jī)組單元式結(jié)構(gòu)和分散布置方式給使用帶來很大的方便，適合專供出售的商業(yè)用房使用。水源熱泵可以回收建筑物內(nèi)的余熱，并用于周邊區(qū)的采暖。一般大中型民用建筑內(nèi)部的發(fā)熱源很多，諸如燈光照明、設(shè)備、排風(fēng)系統(tǒng)等，有的地區(qū)全年需要供冷。將內(nèi)部區(qū)域制冷產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)移給周邊區(qū)采暖，這是水源熱泵機(jī)組獨(dú)有的特性，其節(jié)能效果特別突出。

水源熱泵機(jī)組一般分散布置，也可在吊頂、貯藏間等不重要的建筑空間安放，可以節(jié)約相當(dāng)多的機(jī)房面積。水源熱泵空調(diào)水系統(tǒng)的工作溫度在15℃～32℃之間，大于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，管道無需保溫，可減少保溫工程費(fèi)用，適合寫樓字改造工程。

水源熱泵機(jī)組均采用自動控制方式，機(jī)內(nèi)裝有恒溫控制器，當(dāng)設(shè)定某一溫度值時(shí)，空調(diào)機(jī)會自動按制冷或供熱方式工作，以維持設(shè)定值不變。同時(shí)，水源熱泵的水系統(tǒng)采用電腦中央控制，可根據(jù)供、回水溫度及室外參數(shù)的變化調(diào)整冷卻塔、輔助加熱設(shè)備及水泵的啟停。

2 江水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 冷熱源形式——江水源取水系統(tǒng)。該系統(tǒng)冷熱源為江水，只有采用合理的水源取水方式，才能保證江水源熱泵空調(diào)工程安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

根據(jù)本工程實(shí)際現(xiàn)場考察知，本建筑建在江畔離江僅100米左右，有得天獨(dú)厚的水資源，經(jīng)當(dāng)?shù)厮恼咎峁┑乃馁Y料知江水量充足，泥沙含量低僅0.11千克/立方米，水質(zhì)基本保證三類以上，完全滿足水源熱泵系統(tǒng)對江水水量水質(zhì)的使用要求，因此該工程采用江水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。水源水取自離建筑約100米的江面，采用在岸邊建筑固定式取水泵房，江水首先經(jīng)過濾水管初過濾后滲入江水提升水池，江水在水池內(nèi)沉淀穩(wěn)流后再由安裝在泵房內(nèi)的5臺潛水泵將江水通過PE管道泵送給熱泵機(jī)組進(jìn)行換熱。每臺熱泵機(jī)組對應(yīng)一臺潛水泵（一臺備用），熱泵機(jī)組與潛水泵聯(lián)動控制，根據(jù)建筑實(shí)際使用負(fù)荷的大小靈活調(diào)整熱泵機(jī)組與潛水泵的開啟臺數(shù)以便降低能耗，從而實(shí)現(xiàn)了利用江水的低位熱能資源進(jìn)行供熱與空調(diào)。

2.2 水源熱泵主機(jī)。主機(jī)選用大連奧德江水水源熱泵機(jī)組，自帶PLC智能控制系統(tǒng)，機(jī)組冷凝器均采用耐磨耐腐蝕的鎳白銅材質(zhì)換熱器。系統(tǒng)共選配四臺江水水源熱泵機(jī)組，其中一臺帶全熱回收制備生活熱水的功能，夏季制冷的同時(shí)可以免費(fèi)制備生活熱水，冬季則獨(dú)立制備生活熱水；另外三臺無熱回收功能，夏季供冷，補(bǔ)充熱回收機(jī)組冷量不足，冬季供暖。

2.3 末端空調(diào)系統(tǒng)。客房、辦公室均采用風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)盤管暗裝在吊頂內(nèi)，氣流組織為客房：側(cè)送上回；辦公室：上送上回。另設(shè)新風(fēng)處理機(jī)組，室外新風(fēng)經(jīng)過濾、盤管降溫除濕、風(fēng)機(jī)加壓后直接送入室內(nèi)；商場、影劇院等大空間房間采用吊頂風(fēng)柜+全熱交換新風(fēng)機(jī)組系統(tǒng)。吊頂風(fēng)柜暗裝在吊頂內(nèi)，氣流組織為上送上回。另設(shè)全熱交換式新風(fēng)處理機(jī)組，室外新風(fēng)經(jīng)過濾、與室內(nèi)排風(fēng)換熱、風(fēng)機(jī)加壓后直接送入室內(nèi)。

3 應(yīng)用江水水源熱泵技術(shù)的要點(diǎn)

3.1 江水汛期含沙量大的處理措施。項(xiàng)目所在地為夏熱冬冷地區(qū)，一般每年的6-8份為汛期，其他月份水質(zhì)較好。非汛期月份水質(zhì)的渾濁度均低于10度，滿足水源熱泵機(jī)組對渾濁度的要求（水源熱泵機(jī)組對渾濁度的要求為小于20度即可），汛期時(shí)的水質(zhì)比較差，渾濁度可達(dá)201度，所以，在汛期時(shí)，需要采取特殊措施。

本工程一是在岸邊建筑固定式取水泵房江水首先經(jīng)過濾水管初過濾后滲入江水提升水池，江水在水池內(nèi)沉淀穩(wěn)流后再由提升泵輸送給熱泵機(jī)組；二是在江水進(jìn)入冷凝器之前，采用高效自動反沖洗過濾器，而不是普通的Y型水過濾器，因?yàn)閅型水過濾器采用濾網(wǎng)，容易堵塞，需要經(jīng)常拆卸清洗，而自動反沖洗過濾器則可以自動進(jìn)行清洗或者手動排污，這是應(yīng)對汛期的第一道措施；三是每臺熱泵機(jī)組的冷凝器均采用耐磨耐腐蝕換熱器。這樣通過從源頭上減少砂石的進(jìn)入在過程中處理流入的少量砂石最后再使用耐磨耐腐蝕換熱器成功解決了江水汛期含砂量大的問題。

3.2 水質(zhì)硬度及藻類生物處理。根據(jù)當(dāng)?shù)厮恼咎峁┑乃|(zhì)報(bào)告可見，江水質(zhì)的硬度在許可直接進(jìn)機(jī)組的范圍內(nèi)，不需要加裝軟水裝置，只需要加裝電子除垢儀器即可滿足水處理的需要；江水的藻類生物生長屬于允許范圍，不用對江水進(jìn)行特殊滅藻處理，對于水質(zhì)不能滿足熱泵運(yùn)行要求的江水可以可以加裝德國進(jìn)口的“梅魯斯環(huán)”針對水中的物質(zhì)發(fā)出能夠改變其物理特征的振波，以水來作傳輸和儲存這種作用振波的介質(zhì)，使管網(wǎng)中每個(gè)角落的水都能載上振波能量。環(huán)形的梅魯斯處理器發(fā)出的振波穿過管壁進(jìn)入水中，以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水流本身的速度擴(kuò)散到下游十公里之外，使振波在整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮阻蝕、除垢、殺菌、滅藻等作用。

3.3 江水溫度過低處理方式。為保證機(jī)組在夏熱冬冷地區(qū)的低溫惡劣天氣工況下能正常工作，避免影響建筑內(nèi)如娛樂中心的正常運(yùn)營，系統(tǒng)所用熱泵機(jī)組是量身定做的水源熱泵機(jī)組，其加大機(jī)組蒸發(fā)器換熱面積，改變換熱器的流道設(shè)計(jì)提高水的流速，根據(jù)夏天和冬天的負(fù)荷差，結(jié)合機(jī)組制熱工況下的合理能量級，讓低溫江水直接進(jìn)機(jī)組，使蒸發(fā)器的出口溫度維持在3℃，蒸發(fā)溫度維持在2℃，制熱量為額定工況下的90%，使機(jī)組運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)更節(jié)能同時(shí)能夠較好的保證機(jī)組使用的安全性及使用效果。

綜上所述，雖然當(dāng)前水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)因水資源條件及相應(yīng)技術(shù)不夠成熟，在我國應(yīng)用還不夠普及，但合理結(jié)合項(xiàng)目所在地天然特點(diǎn)，例如在擁有豐富的水資源、優(yōu)質(zhì)的水質(zhì)條件下，根據(jù)建筑功能及對空調(diào)系統(tǒng)的需求，利用現(xiàn)有技術(shù)對機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)改良，可以使水源熱泵系統(tǒng)效率得到很大提高，成為一種有效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)方式。

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