淺談水源熱泵系統(tǒng)

劉小青

摘要：水源熱泵系統(tǒng)主要由水源熱泵裝置、循環(huán)水泵、冷卻塔及輔助熱源幾大部分組成。系統(tǒng)有節(jié)省能源、施工方便、節(jié)省空間、適用范圍、運(yùn)行可靠、便于管理、耗電大等特點(diǎn)。此外，水源熱泵系統(tǒng)的控制比起中央空調(diào)系統(tǒng)而言簡(jiǎn)單得多，其機(jī)組本身帶有比較完善的自控系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備。

關(guān)鍵詞：水源熱泵系統(tǒng)；系統(tǒng)控制；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU831文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374(2009)13-0012-02

一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

水源熱泵系統(tǒng)主要由水源熱泵裝置、循環(huán)水泵、冷卻塔及輔助熱源幾大部分組成。制冷時(shí)，一般要求供水溫度不超過32℃－33℃；供熱時(shí)，一般要求供水溫度不低于15℃－16℃。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

水源熱泵系統(tǒng)在形式上與中央空調(diào)系統(tǒng)相似，因此，以下主要是以中央空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)相比較為基準(zhǔn)。

1節(jié)省能源：主要是內(nèi)外區(qū)較明顯時(shí)，內(nèi)區(qū)需供冷，而外區(qū)供熱，其二管制就可實(shí)現(xiàn)。

2施工方便、節(jié)省空間：其循環(huán)水管只有二根冷卻水，且循環(huán)水的溫度在15℃～38℃之間，屬于常溫水，不會(huì)導(dǎo)致管道表面冷凝而結(jié)露，因此，不需保溫，既節(jié)約了投資，也減少了施工的工作量，同時(shí)又節(jié)省了空間。同時(shí)，少了冷水機(jī)組、冷凍水泵等，節(jié)省了機(jī)房面積。

3運(yùn)行可靠、便于管理：對(duì)于住戶較多的商鋪及辦公樓等，只需記錄水源熱泵設(shè)備的用電量，就可較準(zhǔn)確地確定收費(fèi)情況，只有極少量的循環(huán)水泵、冷卻塔的用電量需平攤。且某臺(tái)設(shè)備故障需要檢修時(shí)，不會(huì)影響其他裝置的正常工作，每臺(tái)設(shè)備可獨(dú)立控制，互不影響。

4合理投資：除了在施工安裝、運(yùn)行管理和節(jié)省空間等方面帶來的投資下降，還可在投資資金有限時(shí)，進(jìn)行分步建設(shè)及安裝。

5不足之處：全年電耗較大(如果冬季運(yùn)行壓縮機(jī))，同時(shí)水源熱泵系統(tǒng)的電氣安裝容量總體上高于中央空調(diào)系統(tǒng)，在電力增容費(fèi)上增加一定的費(fèi)用。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

水源熱泵系統(tǒng)夏季冷量的計(jì)算方法與其他系統(tǒng)相同，根據(jù)冷量算出水量，再考慮設(shè)備的同時(shí)使用系數(shù)，即可求得循環(huán)水量，以此來選擇冷卻塔及循環(huán)水泵。在水路系統(tǒng)中，如果水質(zhì)不好，對(duì)機(jī)組的使用壽命將會(huì)產(chǎn)生很大影響(因?yàn)樵谒礋岜孟到y(tǒng)中，末端冷凝器的清潔較為困難，且數(shù)目較多)，所以，一般要求循環(huán)水應(yīng)做成密閉式系統(tǒng)，不直接與大氣接觸。由此有兩種解決方案：(1)選用密閉式蒸發(fā)冷卻塔；(2)選用開式冷卻塔，通過板式換熱器將冷卻水與循環(huán)水分開，以保證循環(huán)水質(zhì)。選用閉式冷卻塔造價(jià)較高；選用開式冷卻塔時(shí)，其進(jìn)水溫度一般為37℃，出水溫度一般為32℃，再經(jīng)過板式換熱器后，循環(huán)水的供水溫度將達(dá)到34℃～35℃左右，而水源熱泵機(jī)組的進(jìn)水溫度一般要求為30℃～32℃，因此，水源熱泵機(jī)組的性能將受到影響，由此帶來的問題，有兩種解決方案：(1)要求冷卻塔的出水溫度為30℃，由于一些地區(qū)的濕球溫度較高，這一辦法不是所有地區(qū)都能實(shí)現(xiàn)；(2)按進(jìn)水溫度34℃～35℃來選擇水源熱泵機(jī)組，實(shí)際上相當(dāng)于增大了機(jī)組型號(hào)或增大了電量。

四、系統(tǒng)控制

水源熱泵系統(tǒng)的控制比起中央空調(diào)系統(tǒng)而言簡(jiǎn)單得多，其機(jī)組本身帶有比較完善的自控系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備。因此，只需對(duì)冷卻塔、水泵等設(shè)備的啟停及循環(huán)水溫控制。在夏季，可利用循環(huán)水供水溫度直接控制閉式冷卻塔的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，如果是開式冷卻塔，則應(yīng)同時(shí)控制冷卻水泵及冷卻塔的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。當(dāng)然，也可以在冷卻水供回水總管上設(shè)電動(dòng)旁通閥，通過控制旁通閥開度達(dá)到控制循環(huán)水供水溫度的目的，但這要求冷卻水采用變水量方式，需要一系列的配套手段(如壓差控制等)或直接對(duì)水泵作變速控制。另一種節(jié)能的方式是由循環(huán)水供水溫度直接控制冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

五、系統(tǒng)適用范圍

水源熱泵系統(tǒng)適用于出租的辦公樓、公寓或商業(yè)建筑等。其優(yōu)點(diǎn)為(1)計(jì)費(fèi)方便，以每戶獨(dú)立電表計(jì)費(fèi)；(2)系統(tǒng)投資可分步到位，有利于開發(fā)商縮短投資回收年限；(3)各用戶可根據(jù)需要就地進(jìn)行獨(dú)立控制。

六、工程實(shí)例

1工程概況：本工程地下一層為汽車庫，裙樓首，二層為商鋪、餐廳、會(huì)所等，三層為架空層，上部為30層住宅塔樓，建筑總面積為86352.91m²。

2空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：裙樓部分首層商鋪采用分體空調(diào)；二層餐廳采用高靜壓管道式空調(diào)機(jī)組；會(huì)所空調(diào)采用水源熱泵系統(tǒng)，空調(diào)面積為6500m²；空調(diào)冷負(fù)荷為960KW，末端冷量為1150KW。會(huì)所部分空調(diào)末端采用多臺(tái)吊柜式新風(fēng)、回風(fēng)機(jī)組及分體式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，循環(huán)水泵置于地下室的機(jī)房?jī)?nèi)，兩臺(tái)循環(huán)水量為150CMH的冷卻塔置于三層架空層，冷，卻塔外部用建筑裝飾，上部出風(fēng)?？照{(diào)的控制是采用在冷卻水供回水總管上設(shè)電動(dòng)旁通閥，通過控制旁通閥開度達(dá)到控制循環(huán)水供水溫度，同時(shí)水泵為變頻水泵，冷卻塔與水泵同時(shí)運(yùn)行。

3，會(huì)所空調(diào)改建：由于冷卻塔、末端設(shè)備等都已經(jīng)安裝，銷售部門反應(yīng)，冷卻塔影響銷售塔樓住宅，甲方要求將冷卻塔移位，經(jīng)過雙方共同比較、商定將冷卻塔移至塔樓天面。由于原空調(diào)末端的承壓能力為1.0MPa，冷卻塔移至塔樓天面后，靜壓超過100m，所以，在機(jī)房?jī)?nèi)增加一組板式換熱器、三臺(tái)循環(huán)水泵。由于原冷卻塔的供回水溫度為32／37℃，經(jīng)過板式換熱器后供水溫度將達(dá)到34％～35℃，而水源熱泵機(jī)組廠家提供的進(jìn)回水溫度為30／34℃，所以，空調(diào)末端制冷量將受到影響。在盡量減少更改的前提下，設(shè)計(jì)要求板式換熱器的冷側(cè)進(jìn)出水溫度為32℃／36℃、熱側(cè)進(jìn)出水溫度為37℃／33℃，換熱量為1150KW，水流量為300CMH，由于水源熱泵機(jī)組的進(jìn)口水溫為33℃，對(duì)制冷量將產(chǎn)生一定的影響，但影響不大，再加之原末端冷量偏大，所以空調(diào)末端不需更改?？照{(diào)系統(tǒng)的控制方式?jīng)]有改變。