某建設(shè)項(xiàng)目現(xiàn)狀節(jié)水水平、水量平衡及節(jié)水潛力評價(jià)分析

鞏志紅

（河南省駐馬店市板橋水庫管理局，河南 駐馬店 463000）

0 工程概況

該建設(shè)項(xiàng)目屬于城市基礎(chǔ)設(shè)施和社會公益性重大民生項(xiàng)目，工程項(xiàng)目屬于淺層地?zé)崮芾庙?xiàng)目，根據(jù)項(xiàng)目負(fù)荷和水源條件，擬采用復(fù)合式水源熱泵能源系統(tǒng)，即以水源熱泵系統(tǒng)為基礎(chǔ)冷熱源，輔以冷水機(jī)組和燃?xì)忮仩t進(jìn)行供冷供暖。項(xiàng)目取水量約為720 t/h，根據(jù)場地地質(zhì)條件、結(jié)合現(xiàn)場情況，擬布置水源井52 口，設(shè)計(jì)單井井深120 m，孔徑700 mm，下管直徑380 mm；其中：取水井14 口，12用2備，設(shè)計(jì)單井出水量60 m3/h；回灌井38 口，36用2備設(shè)計(jì)單井回灌量20 m3/h，可以做到采補(bǔ)平衡。

1 現(xiàn)狀節(jié)水水平

1.1 建設(shè)項(xiàng)目綠色節(jié)能設(shè)計(jì)

1.1.1 優(yōu)化建筑物布局

優(yōu)化建筑物布局：某建設(shè)項(xiàng)目建筑均為南、北朝向，有利于夏季減少太陽輻射的熱、冬季增加太陽輻射得熱；有利于夏季自然通風(fēng)，并使主要房間避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，減少門窗空氣滲透的耗能。

1.1.2 提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能

提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，減少空調(diào)采暖運(yùn)行時(shí)的冷熱損失。外墻及屋面保溫層采用聚苯板保溫層（B2 級），使外墻的平均傳熱系數(shù)滿足規(guī)范要求，并符合防火規(guī)范的要求。外窗采用塑鋼普通中空玻璃外門窗，使門窗的傳熱系數(shù)滿足規(guī)范要求，并嚴(yán)格控制窗墻比，使外窗的窗墻面積比滿足規(guī)范要求。

1.1.3 合理確定室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

合理確定室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)：減少冷卻和加熱空氣所需的能量，條件允許的房間，盡量采用自然通風(fēng)，或者機(jī)械排風(fēng)自然補(bǔ)風(fēng)。

1.1.4 采用高效節(jié)能產(chǎn)品

換熱機(jī)組、水泵、風(fēng)機(jī)和分體單元式空調(diào)機(jī)室內(nèi)外機(jī)等設(shè)備均采用高效節(jié)能產(chǎn)品；分體空調(diào)機(jī)能效比（EER）＞2.30；所選風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量耗功率限值滿足GB50189-2015的要求；對設(shè)備和管道進(jìn)行妥善絕熱，杜絕無效能耗（穿越不采暖區(qū)域及設(shè)在管井的供暖管道保溫）。

1.1.5 進(jìn)行嚴(yán)格的水力平衡計(jì)算

進(jìn)行嚴(yán)格的水力平衡計(jì)算：各種平衡閥的合理設(shè)置，保證設(shè)計(jì)流量和控制閥的調(diào)節(jié)精度，避免系統(tǒng)大流量小溫差運(yùn)行的能耗。

1.2 智慧控制節(jié)能自控設(shè)計(jì)

1.2.1 控制系統(tǒng)邏輯

控制系統(tǒng)邏輯：通過對室外溫濕度和末端設(shè)備運(yùn)行信息采集，根據(jù)室外溫度變化自動調(diào)節(jié)主機(jī)回水溫度；根據(jù)末端運(yùn)行設(shè)備電動閥開啟數(shù)量計(jì)算系統(tǒng)所需水流量，給系統(tǒng)水泵運(yùn)行提供依據(jù)；根據(jù)末端設(shè)備運(yùn)行總負(fù)荷給主機(jī)提供運(yùn)行依據(jù)。這種控制模式實(shí)現(xiàn)了從末端向主機(jī)房倒推的控制模式，實(shí)現(xiàn)了冷熱量“供需”平衡，顛覆了傳統(tǒng)的人工預(yù)估冷熱量需求，改變了以往末端變流量機(jī)房不能變流量、水泵不能實(shí)現(xiàn)變流量節(jié)能；主機(jī)運(yùn)行所需流量與末端設(shè)備所需流量不匹配；機(jī)房主機(jī)運(yùn)行時(shí)無法掌握末端設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)；中央空調(diào)系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)能耗極高等缺點(diǎn)，是一種非?？茖W(xué)精準(zhǔn)的控制模式，使中央空調(diào)在部分負(fù)荷（低于總負(fù)荷30%）下，系統(tǒng)綜合運(yùn)行能效比達(dá)到5.50以上。

1.2.2 系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)特點(diǎn)：根據(jù)末端設(shè)備實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷和室外溫度參數(shù)控制機(jī)房主機(jī)和水泵運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)按需供應(yīng)，并實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)。提升“高效機(jī)房”的理念到“高效系統(tǒng)”。實(shí)時(shí)對末端設(shè)備精準(zhǔn)控制，降低末端能耗浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的節(jié)能。主機(jī)與水泵聯(lián)動控制邏輯，實(shí)現(xiàn)了真正的系統(tǒng)水變流量運(yùn)行。

1.2.3 系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)構(gòu)成：該自控系統(tǒng)是基于LoRa物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，由本地自控系統(tǒng)、云端平臺和末端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成。詳見圖1。

圖1 項(xiàng)目智慧控制節(jié)能自控設(shè)計(jì)原理圖

1.2.4 系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行控制模式

系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行控制模式：使用基于loRa 技術(shù)的設(shè)備智能管理器，對末端用戶的電動閥門開啟狀態(tài)、供回水溫度、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間、環(huán)境溫度、水源井出口水溫度、水位、流量等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并把數(shù)據(jù)傳到云端大數(shù)據(jù)庫平臺。通過云端大數(shù)據(jù)算法得出的結(jié)果，傳輸給機(jī)房PLC總控，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行。

通過閥門開啟狀態(tài)，計(jì)算末端設(shè)備所需總流量，并把數(shù)據(jù)傳給PLC 控制器，由PLC 比對分析控制末端系統(tǒng)水泵開啟數(shù)量，并通過供回水壓差控制變頻器，實(shí)現(xiàn)末端系統(tǒng)水力平衡，按需供給。

通過對末端用戶風(fēng)盤消耗的功率匯總，并把數(shù)據(jù)傳給PLC控制器，由PLC 根據(jù)比對分析控制空調(diào)主機(jī)的啟動臺數(shù)，使供需冷熱量實(shí)現(xiàn)平衡。同時(shí)把主機(jī)啟動信息反饋給PLC，由PLC協(xié)助主機(jī)控制與其聯(lián)動的內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)水泵以及冷凝器、蒸發(fā)器接口電動閥等。通過環(huán)境溫度以及末端用戶房間溫度綜合分析，給定主機(jī)出水溫度參考值，并傳給PLC，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)主機(jī)出水溫度。

2 節(jié)水水平評價(jià)分析

2.1 負(fù)荷指標(biāo)對比分析

參考城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范采暖熱指標(biāo)推薦值，建筑物類型為綜合醫(yī)院，未采取節(jié)能措施熱指標(biāo)推薦值為65～80 W/m2，采取節(jié)能措施熱指標(biāo)推薦值為55～70 W/m2。該建設(shè)項(xiàng)目熱負(fù)荷指標(biāo)取70 W/m2，指標(biāo)符合推薦節(jié)能指標(biāo)。

2.2 機(jī)組水平分析

建設(shè)項(xiàng)目水源熱泵機(jī)組的制冷工況為COP為7.02，制熱工況為COP 為5.24，滿足《水（地）源熱泵機(jī)組》（GB/T 19409-2013）冷熱水型地下水式熱泵制冷量大于150 kW時(shí)，綜合性能系數(shù)COP不低于4.40的要求。項(xiàng)目采用機(jī)組用水效率較高。

3 水量平衡及節(jié)水潛力分析

3.1 水量平衡分析

地下水是一個巨大的天然資源，其熱惰性極大，全年的溫度波動很小，一般說來，埋藏于地表20 m以下的淺表層地下水可常年維持在該地區(qū)年平均溫度左右，是理想的天然冷熱源。水源熱泵系統(tǒng)正是利用地下水的特性而工作的一種新型節(jié)能空調(diào)。

建設(shè)項(xiàng)目采用的水源熱泵系統(tǒng)的機(jī)組供水水源為獨(dú)立的“抽灌”循環(huán)系統(tǒng)，地下水通過潛水泵進(jìn)入機(jī)組并進(jìn)行能量提取后回灌入回灌井，構(gòu)成井水循環(huán)系統(tǒng)。水僅作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)采集和利用地下熱能，既不消耗水，又不污染環(huán)境，最大限度地保護(hù)了水資源，保證了地下水的動態(tài)平衡。

項(xiàng)目地溫空調(diào)工程用水的平衡主要是取水與回灌的平衡，回灌量應(yīng)占取水量的95%以上。項(xiàng)目井水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱源井52 眼，其中取水井14 口，12 用2 備回灌井38 口，36 用2 備，抽水、回灌井的比例達(dá)到1:3，滿足地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范要求，可以有效保障回灌，滿足地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范“熱源井全部既可抽水又可回灌井，基本不產(chǎn)生回灌難和外排問題”的要求。

3.2 節(jié)水潛力分析

建設(shè)項(xiàng)目中央空調(diào)系統(tǒng)安裝電磁閥聯(lián)動裝置，當(dāng)室溫達(dá)到空調(diào)系統(tǒng)設(shè)定溫度（26°C）后，系統(tǒng)即可自動停止運(yùn)行，可有效節(jié)水節(jié)電。地溫中央空調(diào)收費(fèi)采用計(jì)量收費(fèi)方式，可大大減少空調(diào)使用頻率，降低空調(diào)用水量。

4 結(jié)語

該建設(shè)項(xiàng)目主體工程采取了節(jié)能設(shè)計(jì)，地溫空調(diào)熱泵機(jī)組的COP 為7.02（制冷），機(jī)組用水效率較高。加強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行管理。建設(shè)項(xiàng)目地溫空調(diào)收費(fèi)采用計(jì)量收費(fèi)方式，可大大減少空調(diào)使用頻率，降低空調(diào)用水量。