水源热泵空调系统在内蒙地区会展中心的应用

工程概况

内蒙地区某会展中心建筑占地面积3.36万m2。会展中心建筑分办公楼、会议室、展览楼和教学演示楼四种，该工程需要中央空调能够一年四季为展览提供制冷（热）及生活热水功能。

经济分析

该工程初步设计了四种方案，由于对各种因素的考虑，否决了其中的两种，要求在余下的（满液式）水源热泵中央空调和超低温风冷热泵中央空调两种方案中进行分析选择。

针对两种方案的初投资和运行费用进行了经济分析。初投资（满液式）水源热泵中央空调高于超低温风冷热泵中央空调，但其运行经济性高；经过计算采用（满液式）水源热泵中央空调运行3~5年可以收回其高出的初投资部分。最后经过与建设方充分协商，决定采用（满液式）水源热泵中央空调，解决夏季制冷、冬季采暖问题及生活用热水的问题。运行费用比较见下表。

年运行费用比较

（满液式）水源热泵中央空调 风冷热泵中央空调

序号 项目 运行费用/元 项目 运行费用/元

1 消耗功率(31W/m2) 28 消耗功率(52W/m2) 46

注：1）按设备电量不同项进行比较。

2）所有设备按年运行180天，每天运行9小时，电费0.55元/（kWh）计算。

设计方案的确定

设计参数

负荷计算

考虑到该地区的特殊性该会展中心以冬季热负荷为主进行计算，通过对会展中心空调场所负荷包括围护结构传热、设备散热、人体散热、照明散热等条件的综合考虑，利用专用软件进行计算，得出此空调冷负荷指标：185W/m2,热负荷为110W/m2。

空调系统设计

冷热源设备

亚太牌（满液式）水源热泵机组：三台，制冷量/制热量=2080/2284kW

空调水系统配套水泵：卧式离心泵五台，流量400t/h,扬程32m.

井水用潜水泵：六台，流量100t/h,扬程120m.

系统形式

采用风机盘管闭式系统和组合式及吊顶式空调机组分别组成的风系统来完成。生活用热水经过热回收装置换热储存于热回收水箱内，根据需要进行循环储能。(满液式)水源热泵机组、组合式空调机组、空调水循环泵和其他设备设于空调机房内。潜水泵设置于深井内吸取地下水作为一次水源循环使用。

井水回灌

本设计采用抽水井和回灌井间隔分布，有压回灌的方式，这样即可保证回水不会从井中外溢，又可以在外力的作用下使水井中透水层畅通，利于回水百分之百回灌。从而也保证了水不会被浪费。系统流程图见图1。

图1

井水量的保证措施

水井壁采用螺旋钢管，螺旋钢管可以保证井壁结构的稳定。最重要的一点是含水层是桥式滤管，含水层与滤管之间的滤料，采用多边形的石子（质地坚硬的豆沙也可）这样就增加了地下水了流畅性，再加上井内潜水泵依据空调负荷的变化，采用PID变频调节方式，根据井水的供回水温度及温差来改变水泵的供水量，这样保证了地下水的顺利流通和回灌。从而达到井水的合理利用。

系统控制

本系统选用亚太集团生产的(满液式)水源热泵机组（SRBLG2080M）主机三台，机组采用程序式控制方式，根据空调水供回水的温度及温差，对压缩机进行（25％~100％）的无级能量调节控制，减少了压缩机由于负荷的变化而造成的开停机的 次数，避免了资源浪费。水泵采用变频自动控制，根据压力调节水泵所投入的工作频率及数量。主机、空调水水泵、井水水泵等实现联动控制，达到中央空调机房无人值守的目的。

减震、节能措施

为防止设备震动产生噪声，水管出入水口、水泵进出口设橡胶软接头。机组装在基础上，并加减震垫。为了节能降耗，本系统供、回水管均采用离心玻璃棉以及橡塑保温棉保温，减低冷热量的消耗。

运行效果

系统自2006年冬季投入使用以来，冬夏总体运行情况良好，没有出现井水不能完全回灌现象及大面积的热力失调现象，建造商和业主都较为满意。

应用优势

经过此次设计应用（满液式）水源热泵机组与超低温风冷热泵机组相比，有以下优势：

属可再生能源重复利用技术

（满液式）水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的冷/热源，包括地下水、地表部分的河流和湖泊以及海洋和土壤源。

高效节能

（满液式）水源热泵机组可利用的水体温度冬季比环境空气温度高，所以提高了热泵的蒸发温度，从而提高能效比。夏季水体温度比环境空气温度低，所以降低了制冷系统的冷凝温度，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，提高了机组效率。其性能系数可达5.0以上，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30～40％的供热制冷空调的运行费用。

运行稳定可靠

水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是一种很好的冷热源，使得热泵机组运行可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。机组易损部件较少，运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长可达到15年以上。

环保效果显著

（满液式）水源热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，运行时无污染，可以建造在居民区内，没有燃烧、排烟和废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

一机多用，应用范围广

（满液式）水源热泵系统可供暖、制冷，还可以利用余热提供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，（满液式）水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。（满液式）水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑。

自动运行

（满液式）水源热泵机组运用了PID调节控制及无级能量调节技术，由冷量判定分时调节压缩机的能量，采用精准的电子膨胀阀，使实现了智能化控制。机组根据空调负荷的大小自动上、卸载，从而提高了机组运行效率，节省了能源。机组采用全中文显示触摸屏操作界面，使得人机界面非常友好，便于操作人员的管理操作和维护。

结语

（满液式）水源热泵空调系统在我国是一项新的技术，它是一项跨专业、跨学科的综合能源利用技术，需要通过相关专业技术人员的通力协作，做好勘测、设计、施工、调试等各项工作才能使系统达到要求的节能、环保性能。近几年在全国各地已经有大量工程投入使用，应该积极对实际运行经验进行总结，以其使（满液式）水源热泵这项利国利民的可再生能源利用技术得到健康有序的发展。