水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展前景

張勇 李修東 姜波

摘 要：社會(huì)不斷地向前發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，原有的生活設(shè)施已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人對(duì)生活質(zhì)量的要求，比如當(dāng)前的建筑領(lǐng)域，人們紛紛采用了空調(diào)，而水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在我國的應(yīng)用取得了很大成就。由于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)比較環(huán)保、節(jié)能的特點(diǎn)，正好順應(yīng)了二十一世紀(jì)人類對(duì)環(huán)保倍加重視的意識(shí)，所以環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)將具有很好的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：水環(huán)熱泵 空調(diào)系統(tǒng) 建筑應(yīng)用發(fā)展

中圖分類號(hào)： TH3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

隨著全球化經(jīng)濟(jì)的日新月異，我國的國民經(jīng)濟(jì)也奔同了現(xiàn)代化建設(shè)，在當(dāng)代國家領(lǐng)導(dǎo)人的帶領(lǐng)，整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)取得的成就破為豐厚，在建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀較為突出。近年來，水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在我國建設(shè)行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)有了明顯的成績，這些空調(diào)節(jié)能技術(shù)所起的作用舉足輕，其意義影響深遠(yuǎn)。由于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)擁有許多優(yōu)點(diǎn)，可以有效地回收建筑物內(nèi)的余熱，沒有污染，又能簡化設(shè)備，方便對(duì)分戶進(jìn)行計(jì)量、計(jì)費(fèi)，而且容易安裝和管理。因此，采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)可以有效解決暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源問題，還可以解決目前存在的環(huán)境問題，本文將進(jìn)一步探討水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展前景，充分挖掘其最大應(yīng)用潛力。

一、水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)工作原理

1.1工作原理

關(guān)于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工作原則，具體可以表現(xiàn)為：空氣熱泵機(jī)組制熱時(shí)，加熱源為水循環(huán)環(huán)路中的水；組制冷時(shí)，則水就是排熱熱源。在相同系統(tǒng)中，某些熱泵機(jī)組制熱，從循環(huán)水中吸收熱量；某些熱泵機(jī)組制冷，向循環(huán)水排放熱量，當(dāng)彼此吸熱量和制放熱量基本相等時(shí)，此時(shí)的系統(tǒng)才能高效運(yùn)行。

1.2系統(tǒng)特點(diǎn)

關(guān)于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，具體可以表現(xiàn)為：節(jié)省占地面積，合理控制成本；相比昂貴的四管制，又能節(jié)省管道系統(tǒng)的初投資；靈活性較強(qiáng)， 可同時(shí)滿足不同用戶要求，分戶計(jì)量、分期安裝、節(jié)省投資、節(jié)約空間，又能大大降低運(yùn)營管理費(fèi)；回收建筑內(nèi)的余熱，節(jié)能又環(huán)保；設(shè)計(jì)方案簡單，有利于縮短工程。

二、水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用分析

2.1應(yīng)用于寫字樓及公寓建筑

關(guān)于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)，通?？梢詰?yīng)用于寫字樓及公寓建設(shè)方面。關(guān)于這種應(yīng)用環(huán)境，我國普遍采用的是傳統(tǒng)中央空調(diào)，費(fèi)用較大，在其面積上，基本上存在公攤費(fèi)用現(xiàn)象，如果上下班時(shí)間不同，或者是其他客觀因素的影響，會(huì)直接導(dǎo)致空調(diào)主機(jī)的開機(jī)時(shí)間不同，倘若少數(shù)房間使用時(shí)，則花費(fèi)較大，這樣給管理工作帶來了很大麻煩。因此，現(xiàn)代化建設(shè)的新技術(shù)不斷涌入市場，水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用漸漸廣泛，在寫字樓及公寓建筑中，每個(gè)租戶都可以自行安裝電表，即使發(fā)生故障，其他租戶將不會(huì)受其影響等；而且這種建設(shè)中應(yīng)用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)，沒有制冷機(jī)房，可以大大節(jié)省建筑面積。此外，在寫字樓及公寓建筑中進(jìn)行安裝時(shí)，建設(shè)施工單位一定要先安裝水系統(tǒng)，直到房子出租或出售后，再派人去安裝主機(jī)，這樣可以分別計(jì)費(fèi)，還可以節(jié)省一次投資。

2.2應(yīng)用于商業(yè)建筑

關(guān)于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)，通常可以應(yīng)用于商業(yè)建筑方面。由于現(xiàn)代商業(yè)建筑都向高層發(fā)展，其體量不斷增大，還存在一些功能比較混雜的戶型，具體表現(xiàn)為：面 積有大有小，甚至存在許多應(yīng)用現(xiàn)象，像應(yīng)用于小的出租戶，應(yīng)用于夜間營業(yè)，以及白天營業(yè)等等。毫無疑問，不同功能房間，它們對(duì)冷熱負(fù)荷的要求也不盡相，甚至存在很大的溫度差異。如果采用傳統(tǒng)中 央空調(diào)系統(tǒng)，無法平衡冷、暖，而且其費(fèi)用公攤也會(huì)給管理帶來麻煩，甚至激化矛盾。所以，當(dāng)采用水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，可以從根本上優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效地解決商業(yè)建筑存在的現(xiàn)有問題。

2.3應(yīng)用于賓館酒店建筑

關(guān)于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)，通?？梢詰?yīng)用于賓館酒店建筑方面。具體應(yīng)用于此類建筑時(shí)，可以給旅客帶許多方便，比如旅客可以自行控制機(jī)組，避免全部開機(jī)，又能減少初投資運(yùn)行和維修費(fèi)用；而且在夏秋季節(jié)，客人對(duì)室內(nèi)環(huán)境要求不同，即有時(shí)要冷，有時(shí)要暖，通常只有高級(jí)酒店才解決此類問題，而現(xiàn)在有了水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)，情況可以發(fā)生較大改變，人們可以隨意在房間里進(jìn)行供暖或者供冷。所以，水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用于賓館酒店建設(shè)方面，能夠完全滿足客人供暖或供冷的不同需求。

2.4應(yīng)用于醫(yī)院建筑

關(guān)于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)，通常還廣泛應(yīng)用于醫(yī)院建設(shè)方面。基于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)優(yōu)點(diǎn)“溫度可以自行調(diào)節(jié)，房間溫度能滿足所有人群需要”，所以這種優(yōu)勢(shì)特別適合在醫(yī)院建筑進(jìn)行應(yīng)用。在醫(yī)院，由于病人類型很多，不同的病人對(duì)環(huán)境溫度的依賴性極強(qiáng)，有的要求高，有的要求低，有的要求不高也不低等等，甚至頻繁更換，而水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)正好可以滿足不同病房需求。此外，因?yàn)楦骺照{(diào)機(jī)的設(shè)置是單獨(dú)存在的，不會(huì)引發(fā)交叉感染現(xiàn)象，即這種類型空調(diào)機(jī) 組非常適用于醫(yī)院等醫(yī)療系統(tǒng)。

三、水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展前景

3.1 解決建筑余熱的不足

為了解決建筑余熱不足問題，只有建筑物區(qū)內(nèi)存在大量余熱，或者其周邊區(qū)需要供熱時(shí)， 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移所需熱量到周邊，才能回收建筑物余熱，從而節(jié)約能源。如果區(qū)域面積小，余熱量也小，就要增設(shè)鍋爐來補(bǔ)充熱量，然而，使用鍋爐補(bǔ)充的方法極不合理，在寫字樓公寓、以及商業(yè)建筑中，租房或出售比較分散，為了方便管理，所有的開發(fā)商都希望將空調(diào)使用費(fèi)放在末端，減少主體運(yùn)行費(fèi)用和初投資費(fèi)用，避免分?jǐn)偯?，只有選擇水環(huán)熱泵空調(diào)，才是最佳的系統(tǒng)模式。

3.2 實(shí)現(xiàn)供冷中的經(jīng)濟(jì)性

關(guān)于水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)在我國建筑行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用情況，其供冷中的經(jīng)濟(jì)性對(duì)于節(jié)能效果至關(guān)重要，而此問題可以在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用混合系統(tǒng)形式進(jìn)行解決。 混合系統(tǒng)對(duì)于固定的冷負(fù)荷場所冷水機(jī)組，進(jìn)行全年供冷，特別是在冷負(fù)荷和熱負(fù)荷同時(shí)要求的周邊區(qū)域，設(shè)置水源熱泵系統(tǒng)可以在夏季供冷、冬季供暖。在冬季運(yùn)行時(shí)，作為周邊區(qū)的小型水/空氣熱泵的一種低溫供暖源，水熱泵空調(diào)系統(tǒng)有條件回收建筑物內(nèi)的余熱，還能節(jié)省周邊區(qū)供暖的高位能，從而實(shí)現(xiàn)水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)供冷中的經(jīng)濟(jì)性能。

3.3 確保管路水力平衡

由于水環(huán)熱泵機(jī)組對(duì)流量恒定的要求非常嚴(yán)格，然而，為保證各機(jī)組流量符合要求，可以加大系統(tǒng)流量，但是會(huì)消耗更多，所以這種方法極不可取。其實(shí)，在設(shè)計(jì)水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，必須認(rèn)真思考環(huán)路間的水力平衡，如果條件允許且經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，可以采用同程系統(tǒng)，要求各分支環(huán)路不能過大，在環(huán)路間進(jìn)行平衡計(jì)算。例如：可以根據(jù)設(shè)備廠家的性能參數(shù)方面進(jìn)行考慮，觀察設(shè)備冷量小的阻力小，冷量大的阻力大，在同一管路相近位置時(shí)，設(shè)較大設(shè)備，其流量與要求的設(shè)備流量正好相反，這會(huì)增加大機(jī)組水流量不足的幾率。所以，設(shè)計(jì)水環(huán)熱泵系統(tǒng)時(shí)，最好在同一管路選用同一機(jī)組型號(hào)，盡量設(shè)置電磁閥，遇到機(jī)組壓縮機(jī)停機(jī)現(xiàn)象時(shí)，需要切斷水流。此外，在施工時(shí)，一定要嚴(yán)格按照施工工藝，合理布置綜合管線，減少管路彎頭，從而確保管路水力平衡。

結(jié)束語：

綜上所述，作為一種節(jié)能和環(huán)保型技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品，水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)芾磉M(jìn)行集中控制，可以大大提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性和節(jié)能性，并在實(shí)踐應(yīng)用中不斷發(fā)展。也就是說，隨著該技術(shù)的成熟，水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)將克服其自身缺陷，在我國建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)不斷得到發(fā)展與普及應(yīng)用，特別是在當(dāng)今能源緊缺、污染日趨嚴(yán)重的環(huán)境背景下，水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)值得推廣，而且其應(yīng)用和發(fā)展前景會(huì)越來越繁榮。

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作者簡介：張勇（1983 -），男，本科，主要從事中央空調(diào)及制冷壓縮機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)工作，工作單位：荏原機(jī)械（中國）有限公司煙臺(tái)分公司，郵編：265500，