浅谈水环热泵空调系统在珠江新岸公寓工程中的应用

　　摘要：水环热泵空调系统近年来被广泛采用，它与传统中央空调系统相比有着其固有优点，本文通过该系统应用于珠江新岸公寓裙楼部分的工程实例，分析总结出水环热泵空调系统相对于其它空调系统的优点与不足。
　　关键词：水环热泵；节能；分户计费。
　　
　　1水环热泵空调系统原理简介
　　水环热泵空调系统是由数量众多、型号各异的水源热泵空调机组，通过双管闭合水环路将其有效地连接起来的热泵空调系统，其主要由热泵机组、循环水泵、冷却塔、换热器、膨胀水箱等组成。水源热泵机组将循环水作为冷、热源，通过四通换向阀改变制冷剂的流动方向来实现制冷工况与制热工况的转换。在制冷工况时，利用制冷剂蒸发将空调房间中的热量取出，传入封闭环路的循环水中；制热工况时，利用制冷剂蒸发吸收封闭环路中循环水的热量，而在冷凝器中放热到空调房间以实现供暖。
　　2水环热泵空调系统在实际工程中的设计应用
　　2.1工程设计概况
　　珠江新岸公寓地下两层均为车库，裙楼部分为商业性质，塔楼部分为公寓。现只对裙楼采用中央空调系统设计。裙楼首层主要为商业大堂，二层至四层包含餐饮酒家、办公室、茶艺馆、高级会所等多种功能，分别由不同的商业体租用。裙楼每层建筑面积约为2800平方米，空调面积约为8000平方米。考虑地下室对车位数量有限制要求，无法设置制冷主机房，因此采用水环热泵空调系统。冷却塔和板式换热器设置于屋面，室内各水源热泵机组冷却循环水为双管闭式循环系统，通过板式换热器与冷却塔侧进行热量交换，以保证水环热泵循环水的水质要求，防止热泵内热交换器细铜管受腐蚀和结垢。
　　2.2设计参数和主要空调设备选用
　　夏季空调设计参数如下：
　　夏季空调室外计算干球温度：33.5℃；
　　夏季空调室外计算湿球温度：27.7℃；
　　空调室内设计干球温度：25～28℃；
　　空调系统设计总冷负荷为2600KW，选用三台开式低噪逆流式冷却塔，单台处理水量为200m3/h，冷却塔配备四台一级冷却水循环水泵，单台循环水量175CMH，扬程为180kPa，三用一备。同时设置二级冷却水循环水泵四台，单台循环水量175CMH，扬程为290kPa，三用一备。冷却水一次循环水的供回水温度为32°C/37°C，二次循环水供回水温度为33°C/38°C，通过两台板式换热器对一、二级循环冷却水进行换热，单台设计换热量为1600kw。配备两套水处理装置分别对两级循环水进行水处理，以满足设备对冷却水质的要求。室内采用各类分散式水源热泵机组，外机置于走廊，卫生间等公共空间，内机置于各房间内，有效减少外机噪音对房间的影响。系统原理图如下：
　　
　　图1本工程水环热泵空调系统原理图
　　3结合本工程分析水环热泵空调系统的优势
　　3.1初投资分析
　　本工程中，水环热泵系统对比采用螺杆水冷冷水机组加末端的空调系统，节省了制冷机房的设置，不仅减少了土建投资，还增加了该建筑的商业利用价值。设备费用方面，水环热泵系统主要的末端热泵机组、冷却塔、循环水泵、冷却水管路的总费用，与水冷冷水机组、末端风机盘管、冷冻水管路的总费用相当，水环热泵系统的造价主要增加在板式换热器的价钱上，但在管路保温的费用方面则减少了。
　　3.2运行能耗分析
　　本工程的裙楼划分不同区域分别租给不同的商业体，其各个商业体对空调的使用时间，使用情况均不相同。如餐饮酒家的空调负荷集中在中午11点到2点和晚上6点到9点，办公室空调负荷主要集中在白天，会所、茶艺馆空调负荷则集中在晚上9点过后。采用传统水冷中央空调系统，冷源的能耗占中央空调系统能源消耗的绝大部分，其只能依靠合理配置机组来尽量满足不同使用负荷条件下的节能需求，而当空调使用负荷波动范围较大或者与设计估算条件不符合时，节能效果不佳。而水环热泵系统则将每台小热泵机组分散在各个房间，可完全灵活地控制用电要求，在部分负荷状态运行时对比水冷冷水机组系统更能满足负荷的变化特性，更具节能效果。
　　3.3管理与维护
　　由于本工程将租给不同的商业体，各自用途也不一，故甲方十分重视空调电费分摊计量的问题，希望设计能做到计费公平而且简易，避免商户因空调费用分摊不均而引起纠纷。水环热泵空调系统恰好满足了这一要求，热泵机组分散布置于各类商户的各自房间，仅需对各用户分别安装电表，便可轻松实现分户计量电费这一问题。而在冷却塔和冷却水泵的分摊方面，在各商户的冷却水分支管上设置流量计量装置，通过水流量计算分摊水泵和冷却塔的运行费用。这样做既简易又不失公平。对比起传统水冷中央空调系统，免去了安装昂贵的热计量表的费用。
　　在日常维护方面，由于水环热泵空调系统不需要制冷主机房，无需聘请专业技术人员看管，也免去了对主机繁琐复杂的维护程序。冷却塔和冷却水泵等设备运行可靠，末端机组发生问题均可以由生产厂家进行处理，大大降低了人员管理维护费用。
　　4总结
　　4.1水环热泵空调系统对比其它空调系统的优点
　　4.11水环热泵系统没有集中制冷机组，取消了冷源机房面积，节省了土建投资，也减少了后期维护费用；
　　4.12各热泵机组自带控制装置，用户可根据自己的需要任意设定房间温度，自动运行，简单可靠；
　　4.13水环热泵机组将空调冷热源分散到各个房间，使空调总运行功率与实际需求的冷量负荷完全匹配，避免了大型集中冷热源中央空调普遍存在的空耗浪费。冷却水输送管路不需要保温，降低初始投资，更消除了冷冻水输送过程中的“管损”，减少能源浪费。
　　4.14水环热泵机组与风冷机组相比，采用水冷方式，提高机组能效比，降低实际运行能耗；
　　4.15可进行智能远程控制。计费方便，方便进行分户独立控制、单独计费，便于物业管理和系统能源管理；
　　4.16各热泵机组独立运行，不会因个别机组故障而影响其它空调房间的正常使用；4.17冷却水系统简单可靠，维护管理技术要求低，只需一般技术人员进行维护，降低人员管理维护费用。
　　4.2水环热泵空调系统在本工程中的不足
　　4.21水环热泵空调系统具备热回收能力，可同时对建筑物内部进行供热和供冷，从而达到良好的节能效果。但由于本工程地属南方地区，全年绝大部分时间仅需要供冷，且建筑物内部内外分区不明显，没有能充分发挥出水环热泵系统这一优势。
　　4.22噪音相对较高。由于热泵机组直接放置于空调房间，压缩机运行还是会带来一定的噪音。本工程将热泵机组外机尽量放置在公共走道和卫生间等位置，加上装修天花的阻隔，将噪音的影响降到最低。
　　4.23室内热泵机组容量小而且布点较多。这样无疑对建筑室内装修美观造成一定影响，选用分体式水源热泵机组更增加了制冷泄漏的可能，对安装在天花内的机组维修会带来不便。
　　4.24配电容量偏大。由于热泵机组分散布置，每个空调区域内的机组均要有少许余量，且热泵机组制冷系数COP值也比大型冷水机组要低，所以其总配电容量会高于传统集中式空调系统。
　　5设计体会
　　通过水环热泵空调系统在本工程的设计应用，分析总结出该系统的各项优缺点，认识和了解到在设计中应根据建筑物的使用功能、运行能耗等方面进行综合比较，选择最佳空调设计方案。
　　参考文献
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　　【5】GJBT-96606K504，水环热泵空调系统设计与安装[S]．北京：中国计划出版社，2006．

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