直接地下水热泵中央空调的设计探讨

摘要：本项目位于四川某市，共八层，地下一层，地上七层。建筑面积约10000m2，建筑总高度约40m。其中，地下一层为停车库及设备用房;一层为收费大厅及营业厅;二层为会议室、培训教室及办公室。

一工程概况

本项目位于四川某市，共八层，地下一层，地上七层。建筑面积约10000m2，建筑总高度约40m。其中，地下一层为停车库及设备用房;一层为收费大厅及营业厅;二层为会议室、培训教室及办公室;三至五层为办公室及小型会议室;六、七层为设备室。收费大厅、营业厅、办公室每天使用8小时。会议室、培训教室根据情况间隙性使用。六、七楼设备室需24小时使用。该项目有施工降水井八口，单井出水量约为40m3/h，地下水温夏季约18℃，冬季约15℃。

二系统简介

本项目空调设计冷负荷1050KW，设计热负荷730KW。系统设计为变频直接地下水热泵中央空调系统，系统地下水设计温差为11℃，所需水量为110m3/h，设置3口取水井，5口回灌井。设备采用地源热泵分体暗装盘管机组，每台机组的地下水回水管设置电磁二通阀，电磁二通阀随室内风机盘管的启停而开闭。三台潜水泵设置一台变频器，潜水泵根据系统的压力变化变频运行，三台潜水泵自动切换。系统水平干管及供水立管均采用同程设计，在地下水供水总管上设置旋流除砂器，回水总管上设置电动二通阀，该电动二通阀根据系统的启停而开闭。

三系统问题及分析

3.1回水管水流噪音大

原因分析：因系统为开式系统，地下水回水在回水主立管内作近似自由落体运动，回水以很快的速度通过管道，与管避的摩擦及水与水的碰撞产生噪音。

3.2部分热泵机组及管道腐蚀

原因分析：因为地下水回水在回水主立管内的流速过快，故其引射作用使部分热泵机组及管道出现真空状态，引起汽蚀。

3.3部分热泵机组开启时缺水保护

原因分析：所有的热泵机组不是同时运行，先运行的设备少，需要水量小，如需再投入一部分热泵机组运行时，后投入的设备第一次开启时出现缺水保护。因为潜水泵根据系统压力变化变频运行，当后投入设备开启时，系统压力降低，但潜水泵从检测到压力变化到水泵变频运行有时间差。而热泵机组的电磁阀与室内风机盘管连锁，当该热泵机组开启时，电磁阀立即打开，而热泵机组的主机没有延时开启的功能，故水泵变频运行与热泵机组的主机启动出现了时间差，热泵机组的主机检测到地下水量不足，立即缺水保护。但当潜水泵接受信号变频运行稳定后，再次开启后投入的设备，即能正常运行。

3.4系统变频作用不明显

原因分析：地下水热泵机组的电磁二通阀与室内风机盘管连锁，当室内温度达到设定温度时，该房间的地下水热泵主机停止运行，此时的室内风机盘管仍然在运行，电磁阀仍然处于开启状态，系统的压力不会因为该房间主机的停止而变化，则潜水泵仍然按原来的频率运行，没有起到设计变频系统的目的。当然，当该房间的空调不使用的时候，电磁阀关闭，此时还是能起到变频节能的作用。

四设计建议

4.1选择末端的电磁二通阀与热泵机组主机连锁的设备，主机开启时电磁阀先开，主机关闭时电磁阀后关闭。

4.2如果设计为直接地下水换热系统，则将系统设计为回水同程，在回水管顶端加一排空管。

4.3建议采用地下水式热泵中央空调，尽可能设计为间接地下水换热系统，换热器将地下水和使用水分为两个独立的系统。

五结论

以上4.1、4.2的两种设计虽然解决了设备及管道的汽蚀问题，设备开机时的保护问题，但无法解决回水噪音的问题。4.3虽然工程初投资偏高，且地下水还有2~3度的水温损失，但很好的解决了系统问题，还杜绝了地下水对热泵机组及系统管道的腐蚀、磨损等。笔者认为，地下水式热泵中央空调设计为间接换热系统较为合理。