江水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

李銘銘，于同山

（大連奧德空調(diào)集團(tuán)有限公司公司，遼寧　大連　116000）

江水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

李銘銘，于同山

（大連奧德空調(diào)集團(tuán)有限公司公司，遼寧大連116000）

摘要：水源熱泵技術(shù)是一種可再生能源利用技術(shù)，具有高效節(jié)能、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、一機(jī)多用、運(yùn)行靈活、維護(hù)方便等特點(diǎn)。本文以柳州市劉三姐文化娛樂(lè)中心工程（又名“雙漁匯”）江水（柳江）水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工程為例，介紹了江水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及在實(shí)際工程中應(yīng)用江水源熱泵空調(diào)技術(shù)應(yīng)該注意的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：水源熱泵；柳江；空調(diào)設(shè)計(jì)；關(guān)鍵問(wèn)題

0　引言

水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，是一種以水體（如地下水、地表水、再生水）為低位熱源，利用水源熱泵機(jī)組為空調(diào)系統(tǒng)制備與提供冷/熱水，再通過(guò)空調(diào)末端設(shè)備實(shí)現(xiàn)房間空氣調(diào)節(jié)的系統(tǒng)形式。

1　工程實(shí)例

1.1工程概況

柳州市劉三姐文化娛樂(lè)中心工程位于廣西壯族自治區(qū)柳州市沿江路（柳江江畔），是柳州文化建設(shè)十大工程，工程緊鄰柳江以兩條立勢(shì)躍起的巨型鯉魚(yú)為外觀造型，是柳州的城市標(biāo)志性建筑物，該工程空調(diào)系統(tǒng)采用的是江水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)。

工程主體為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑外掛玻璃幕墻，占地1.6萬(wàn)平方米，總建筑面積4萬(wàn)平方米，共有兩棟樓，分別為1#樓及2#樓：1#樓建筑層數(shù)為地上3層，地下2層，建筑高度31.900米，2#樓建筑層數(shù)為地上5層，地下2層，建筑高度為26.600米。

1.2氣象與水文地質(zhì)條件

柳州市地處廣西中北部，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，夏半年盛行偏南風(fēng)，高溫、高濕、多雨，冬半年盛行偏北風(fēng)，干燥、少雨。夏長(zhǎng)冬短、雨熱同季，光、溫、水氣候資源豐富，但地區(qū)差異較大，北部各縣具有較明顯的山地氣候特征。柳州氣候溫和，年平均氣溫20.5℃。一年中氣溫以7～8月最高，平均氣溫在29℃左右，極端最高氣溫39℃；1～2月氣溫最低，平均氣溫在10℃左右，但也曾出現(xiàn)過(guò)低于零度的極端最低氣溫。

柳江是珠江水系西江左岸重要支流。上游在貴州省境稱(chēng)都柳江，至廣西三江侗族自治縣拉堡稱(chēng)融江，過(guò)柳城后始稱(chēng)柳江。柳江屬雨源型河流，水量豐富，年均徑流深876毫米。4～8月為汛期，占全年徑流總量的80％，柳州站最大流量2.59萬(wàn)立方米/秒，最小枯水流量85立方米/秒，洪枯流量最大變幅達(dá)281倍。但年際變化小，徑流變差系數(shù)僅0.20。泥沙含量低，僅0.11千克/立方米，為中國(guó)少沙河流之一。

2　空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

2.1.1夏季室外計(jì)算參數(shù)

空調(diào)干球溫度：33.9°C空調(diào)濕球溫度： 27°C

空調(diào)日平均溫度：30.5°C通風(fēng)干球溫度： 32.0°C

最熱月月平均相對(duì)濕度：70％大氣壓力： 986.1hPa

2.1.2夏季室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)

夏季室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2江水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

江水水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)由水源取水處理系統(tǒng)、水源熱泵主機(jī)系統(tǒng)、末端空調(diào)系統(tǒng)三部分組成。

2.2.1水源取水系統(tǒng)

水源取水方式是否合理是保證江水源熱泵空調(diào)工程是否能夠安全平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵要素之一。

根據(jù)本工程實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)考察知，本建筑建在柳江江畔離柳江僅100米左右，有得天獨(dú)厚的水資源可以利用，經(jīng)當(dāng)?shù)厮恼咎峁┑乃馁Y料知柳江水量充足，泥沙含量低僅0.11千克/立方米，水質(zhì)基本保證三類(lèi)以上完全滿足水源熱泵系統(tǒng)對(duì)江水水量水質(zhì)的使用要求。因此本工程采用江水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)（開(kāi)式系統(tǒng)），水源水取自離建筑約100米的柳江，采用在岸邊建筑固定式取水泵房，江水首先經(jīng)過(guò)濾水管初過(guò)濾后滲入江水提升水池，江水在水池內(nèi)沉淀穩(wěn)流后再由安裝在泵房?jī)?nèi)的5臺(tái)潛水泵將柳江水通過(guò)PE管道泵送給熱泵機(jī)組進(jìn)行換熱。每臺(tái)熱泵機(jī)組對(duì)應(yīng)一臺(tái)潛水泵（一臺(tái)備用），熱泵機(jī)組與潛水泵聯(lián)動(dòng)控制，根據(jù)建筑實(shí)際使用負(fù)荷的大小靈活調(diào)整熱泵機(jī)組與潛水泵的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)以便降低能耗，從而實(shí)現(xiàn)了利用柳江水的低位熱能資源進(jìn)行供熱與空調(diào)。

2.2.2水源熱泵主機(jī)系統(tǒng)

主機(jī)選用大連奧德江水水源熱泵機(jī)組，自帶PLC智能控制系統(tǒng)，機(jī)組冷凝器均采用耐磨耐腐蝕的鎳白銅材質(zhì)換熱器。系統(tǒng)共選配四臺(tái)江水水源熱泵機(jī)組，其中一臺(tái)帶全熱回收制備生活熱水的功能，夏季制冷的同時(shí)可以免費(fèi)制備生活熱水，冬季則獨(dú)立制備生活熱水；另外三臺(tái)無(wú)熱回收功能，夏季供冷，補(bǔ)充熱回收機(jī)組冷量不足，冬季供暖。

江水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工藝原理圖

2.2.3末端空調(diào)系統(tǒng)

客房、辦公室均采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管+新風(fēng)機(jī)組系統(tǒng)。風(fēng)機(jī)盤(pán)管暗裝在吊頂內(nèi)，氣流組織為客房：側(cè)送上回；辦公室：上送上回。另設(shè)新風(fēng)處理機(jī)組，室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)濾、盤(pán)管降溫除濕、風(fēng)機(jī)加壓后直接送入室內(nèi)；商場(chǎng)、影劇院等大空間房間采用吊頂風(fēng)柜+全熱交換新風(fēng)機(jī)組系統(tǒng)。吊頂風(fēng)柜暗裝在吊頂內(nèi)，氣流組織為上送上回。另設(shè)全熱交換式新風(fēng)處理機(jī)組，室外新風(fēng)經(jīng)過(guò)濾、與室內(nèi)排風(fēng)換熱、風(fēng)機(jī)加壓后直接送入室內(nèi)。

3　應(yīng)用江水水源熱泵技術(shù)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

如前文所述江水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是由水源取水處理系統(tǒng)、水源熱泵主機(jī)系統(tǒng)、末端空調(diào)系統(tǒng)三部分組成，就機(jī)組和末端設(shè)備而言，基本是成熟的技術(shù)，在國(guó)外和國(guó)內(nèi)的應(yīng)用已得到證明。系統(tǒng)能否正常高效的運(yùn)行關(guān)鍵在取水及水質(zhì)處理上，不同地理氣候條件、不同水源的水質(zhì)情況各不相同，針對(duì)如何處理江水的砂石，采用什么樣的取水及水質(zhì)處理技術(shù)能既科學(xué)合理，又經(jīng)濟(jì)高效，是保證推廣應(yīng)用江水水源熱泵技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)于上述問(wèn)題我們簡(jiǎn)述在本工程中的具體做法。

3.1柳江水汛期含沙量大的處理措施

根據(jù)當(dāng)?shù)厮恼咎峁┑乃|(zhì)報(bào)告可知，柳江水每年的6-8份為汛期，其他月份水質(zhì)較好。其他月份的渾濁度均低于10度，滿足水源熱泵機(jī)組對(duì)渾濁度的要求（水源熱泵機(jī)組對(duì)渾濁度的要求為小于20度即可），汛期時(shí)的水質(zhì)比較差，渾濁度可達(dá)201度，所以，在汛期時(shí)，需要采取特殊措施。

本工程一是在岸邊建筑固定式取水泵房江水首先經(jīng)過(guò)濾水管初過(guò)濾后滲入江水提升水池，江水在水池內(nèi)沉淀穩(wěn)流后再由提升泵輸送給熱泵機(jī)組；二是在江水進(jìn)入冷凝器之前，采用高效自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器，而不是普通的Y型水過(guò)濾器，因?yàn)閅型水過(guò)濾器采用濾網(wǎng)，容易堵塞，需要經(jīng)常拆卸清洗，而自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器則可以自動(dòng)進(jìn)行清洗或者手動(dòng)排污，這是應(yīng)對(duì)汛期的第一道措施；三是每臺(tái)熱泵機(jī)組的冷凝器均采用耐磨耐腐蝕換熱器。這樣通過(guò)從源頭上減少砂石的進(jìn)入在過(guò)程中處理流入的少量砂石最后再使用耐磨耐腐蝕換熱器成功解決了柳江水汛期含砂量大的問(wèn)題。

3.2水質(zhì)硬度及藻類(lèi)生物處理

根據(jù)當(dāng)?shù)厮恼咎峁┑乃|(zhì)報(bào)告可見(jiàn)，柳江水質(zhì)的硬度在許可直接進(jìn)機(jī)組的范圍內(nèi)，不需要加裝軟水裝置，只需要加裝電子除垢儀器即可滿足水處理的需要；江水的藻類(lèi)生物生長(zhǎng)屬于允許范圍，不用對(duì)江水進(jìn)行特殊滅藻處理，對(duì)于水質(zhì)不能滿足熱泵運(yùn)行要求的江水可以可以加裝德國(guó)進(jìn)口的“梅魯斯環(huán)”針對(duì)水中的物質(zhì)發(fā)出能夠改變其物理特征的振波，以水來(lái)作傳輸和儲(chǔ)存這種作用振波的介質(zhì)，使管網(wǎng)中每個(gè)角落的水都能載上振波能量。環(huán)形的梅魯斯處理器發(fā)出的振波穿過(guò)管壁進(jìn)入水中，以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水流本身的速度擴(kuò)散到下游十公里之外，使振波在整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮阻蝕、除垢、殺菌、滅藻等作用。

3.3江水溫度過(guò)低處理方式

為保證機(jī)組在柳州的各種低溫天氣條件下還能正常工作，不至于影響到娛樂(lè)中心的正常運(yùn)營(yíng)，本系統(tǒng)所用的熱泵機(jī)組是專(zhuān)門(mén)為此項(xiàng)目量身設(shè)計(jì)定做的水源熱泵機(jī)組，加大機(jī)組蒸發(fā)器換熱面積，并且改變換熱器的流道設(shè)計(jì)提高水的流速，根據(jù)夏天和冬天的負(fù)荷差，結(jié)合機(jī)組制熱工況下的合理能量級(jí)，讓低溫江水直接進(jìn)機(jī)組，使蒸發(fā)器的出口溫度維持在3℃，蒸發(fā)溫度維持在2℃，制熱量為額定工況下的90％，這樣設(shè)計(jì)使機(jī)組運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)更節(jié)能同時(shí)能夠較好的保證機(jī)組使用的安全性及使用效果。

4　結(jié)束語(yǔ)

柳州市劉三姐文化娛樂(lè)中心工程（又名“雙漁匯”）江水（柳江）水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)，自2012年投入使用至今，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，節(jié)能效果顯著，成功的實(shí)現(xiàn)了利用柳江水作為冷熱源進(jìn)行空調(diào)的目的，取代了傳統(tǒng)的冷水機(jī)組+電鍋爐空調(diào)方式，雖然在初投資上有所增加，但是極大的降低了項(xiàng)目的運(yùn)行費(fèi)用，減少了二氧化碳、二氧化硫、粉塵的排放污染。在國(guó)家節(jié)能減排政策的背景下，具有相當(dāng)?shù)湫偷慕梃b意義。

參考文獻(xiàn)：

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