水源熱泵多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用探討

徐中干 焦丹

摘 要：以淳安千島湖某辦事大樓空調(diào)設(shè)計選型為例，探討了水源熱泵多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用，水源熱泵多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)以其節(jié)能及舒適性等特點，在市場空間所占份額快速增長，具有較廣的前景和發(fā)展。

關(guān)鍵詞： 水源熱泵多聯(lián)機(jī)； 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計；空調(diào)節(jié)能

0 、引言

環(huán)境污染和能源危機(jī)已成為威脅人類生存的頭等大事，因此節(jié)約能源、充分利用可再生能源已是大勢所趨，在這種情況下，以環(huán)保和節(jié)能為主要特征的“綠色”空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)運(yùn)而生?！豆步ㄖ?jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2015中4.2.1條規(guī)定在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的情況下，冷、熱源宜利用淺層地能、太陽能、風(fēng)能等可再生能源[1]。從90年代，水源熱泵多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)以舒適性、節(jié)能性等優(yōu)點在我國很多地區(qū)得到較好發(fā)展，尤其在江浙滬水系較發(fā)達(dá)地區(qū)，應(yīng)用比較廣泛。

1、水源熱泵多聯(lián)機(jī)工作原理

水源熱泵多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)以水作為冷熱源的多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，由冷卻側(cè)水系統(tǒng)、主機(jī)和室內(nèi)機(jī)組成。冷卻側(cè)水系統(tǒng)與常規(guī)水環(huán)熱泵系統(tǒng)類似，采用水作為能源傳遞介質(zhì)。室內(nèi)機(jī)組與風(fēng)冷式多聯(lián)系完全相同，采用制冷劑作為能量輸配介質(zhì)[2] 。

水源多聯(lián)機(jī)的室內(nèi)機(jī)是普通的制冷劑直接蒸發(fā)式室內(nèi)機(jī)，在室內(nèi)機(jī)里流動的是制冷劑；水源多聯(lián)機(jī)主機(jī)是將傳統(tǒng)的風(fēng)冷換熱器改為水冷換熱器，一般采用的是板式換熱器或套管換熱器。水源多聯(lián)機(jī)是從室內(nèi)側(cè)通過制冷劑吸收空氣中的熱量（與普通風(fēng)冷多聯(lián)式空調(diào)相同），經(jīng)由制冷劑傳遞到水源多聯(lián)機(jī)主機(jī)，在主機(jī)換熱器里將熱量傳遞給水（這個過程和普通水源熱泵相同），從而達(dá)到室內(nèi)側(cè)制冷降溫的目的。室內(nèi)側(cè)制熱是利用四通換向閥來改變制冷劑的流向，是從主機(jī)換熱器的水中吸取熱量，通過制冷劑傳遞到室內(nèi)機(jī)內(nèi)向空氣放熱，從而達(dá)到制熱的目的[3][4]。

2、項目概況

該項目位于淳安縣城內(nèi)，由1號主樓、2號辦事大樓兩棟組成，主樓最高18層，其中地上17層，地下1層，建筑面積27176平方米，總高62.9米，屬一類建筑。2號辦事大樓地上4層，地下1層，總建筑面積4404平方米，總高度19.7米。項目靠近千島湖，有豐富的水資源，水溫常年維持在恒定的范圍內(nèi)。

圖1 項目效果圖

3、空調(diào)形式的選擇與設(shè)計

3.1與傳統(tǒng)風(fēng)冷的比較

與傳統(tǒng)風(fēng)冷熱泵相比，水源熱泵多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有外機(jī)安裝位置選擇相對靈活，可安裝于任何角落或吊頂內(nèi)，即使冬季室外溫度較低，外機(jī)制熱效率仍不會減小，并且不同系統(tǒng)可以在水側(cè)的熱回收，節(jié)能減排，冬季并不需要除霜運(yùn)轉(zhuǎn)，舒適度較高等特點，具體對比如表1所示。

表1 水源熱泵多聯(lián)機(jī)與風(fēng)冷熱泵對比

3.2水源選擇

水源系統(tǒng)的水量、水溫、水質(zhì)和供水穩(wěn)定性是影響水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行效果的重要因素。應(yīng)用水源熱泵時，對水源系統(tǒng)的原則要求為水量充足，水溫適度，水質(zhì)適宜，供水穩(wěn)定。

該辦事大樓項目靠近千島湖，有豐富的水資源，水溫常年維持在恒定的范圍內(nèi)。千島湖深水滯溫層常年保持10℃左右，特別適合水源熱泵系統(tǒng)需要；湖水水質(zhì)穩(wěn)定在國家1類地面水標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行簡單的微過濾處理，即可達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，在換熱過程中，對管道的腐蝕和結(jié)垢影響很小，大大延長管道系統(tǒng)和換熱系統(tǒng)的使用壽命[5]。

3.3空調(diào)設(shè)計方案

結(jié)合該項目天然環(huán)境資源的優(yōu)勢及傳統(tǒng)多聯(lián)機(jī)的優(yōu)點，從建筑節(jié)能和空調(diào)舒適性兩方面結(jié)合考慮，該項目的兩棟大樓均設(shè)計水冷多聯(lián)機(jī)組，每棟樓的空調(diào)水系統(tǒng)分開獨立，1號大樓的辦公區(qū)設(shè)計水冷多聯(lián)式中央空調(diào)，大開間區(qū)域設(shè)計整體式高靜壓水源熱泵，獨立房間的區(qū)域設(shè)計小型分體式低靜壓水源熱泵，2號樓以大空間功能大廳功能居多，設(shè)計整體式高靜壓水源熱泵，小部分辦公室設(shè)計分體式低靜壓水源熱泵。

本設(shè)計方案的所有空調(diào)設(shè)備均置于室內(nèi)吊頂中，不影響整個建筑的外觀和外立面。水冷多聯(lián)中央空調(diào)采用湖水作為整套中央空調(diào)系統(tǒng)的冷量或熱量的傳輸媒介，換熱效率高，大約比風(fēng)冷式空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能35%左右，符合當(dāng)前節(jié)能減排國家政策。水冷多聯(lián)中央空調(diào)可同時實現(xiàn)冷暖空調(diào)模式或一年四季的制冷與供暖切換，舒適性好，空調(diào)效果優(yōu)良，尤其在春秋過渡季節(jié)，節(jié)能效果更加顯著。

4、該項目空調(diào)的運(yùn)行策略

春秋季節(jié)：在淳安縣，春秋季節(jié)里室內(nèi)外氣溫相差不大，但有些區(qū)域或者房間仍然需要空調(diào)，此時間段，采用傳統(tǒng)中央空調(diào)就需要將整臺大型中央空調(diào)主機(jī)開啟運(yùn)行，不僅存在耗電的浪費(fèi)，而且大型空調(diào)主機(jī)在較小的部分空調(diào)負(fù)荷下運(yùn)行，時開時停，嚴(yán)重影響大型設(shè)備的運(yùn)行壽命。而分散式水冷多聯(lián)中央空調(diào)此時發(fā)揮了空調(diào)的靈活性，根據(jù)運(yùn)行需要開啟空調(diào)機(jī)組，水泵根據(jù)循環(huán)水溫自動啟停，既不影響空調(diào)設(shè)備的使用壽命，又可以實現(xiàn)隨時隨地空調(diào)。

在夏季：水冷多聯(lián)中央空調(diào)完全肩負(fù)制冷任務(wù)，而此時的千島湖水利用循環(huán)水的高效蒸發(fā)散熱，將室內(nèi)的大量熱能帶出室外，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣定容比熱容為0.717 kJ/（kg*K），水的比熱是4.2 kJ/（kg*K），即從理論上計算，采用水冷多聯(lián)中央空調(diào)是風(fēng)冷熱泵中央空調(diào)效率的5.86倍。

在冬季：水冷多聯(lián)中央空調(diào)可以將建筑體內(nèi)的燈光、電器、外墻得熱等余熱全部回收到中央空調(diào)系統(tǒng)中，從而充分利用回收熱能進(jìn)行采暖，節(jié)省電能。

5、結(jié)語

本文通過淳安千島湖某辦事大樓的水源熱泵多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用實例，為江浙水系發(fā)達(dá)地區(qū)大型建筑的空調(diào)形式推廣應(yīng)用，提供參考。

水源熱泵多聯(lián)機(jī)空調(diào)可充分利用可再生能源，通過冷卻循環(huán)水系統(tǒng)將多聯(lián)機(jī)主機(jī)的熱量帶走，在夏季具有節(jié)能優(yōu)勢，且在過渡季可進(jìn)行熱回收，適用于具有適用于空調(diào)負(fù)荷較大 ，或水源豐富地區(qū)，水源熱泵將會有更廣的前景和發(fā)展。

參考文獻(xiàn) ：

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50189-2015公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) [S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[2]水源熱泵多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有競爭力—訪清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑科學(xué)系教授石文星[Z] . 供熱制冷 2012.04.

[3]水源多聯(lián)機(jī)技術(shù)與市場發(fā)展藍(lán)皮書 [Z].2014：9-10.

[4]蔣能照，劉道平，壽煒煒，等 . 水源 ？ 地源 ？ 水環(huán)熱泵. 空調(diào)技術(shù)及應(yīng)用 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007：104-106

[5] 陳廣鵬.淺議地表水水源熱泵系統(tǒng)在千島湖景區(qū)的運(yùn)用[J].民營科技， 2001，12：71-73.