水源热泵应用技术

水源热泵在赤峰市**综合办公楼空调工程中的应用大家好！今天由我代表**九公司赤峰项目部，给大家简单介绍一下水源热泵在赤峰市**综合办公楼中的应用我将从以下六方面来着重介绍工程概况水源热泵技术国内外的发展情况水源热泵空调系统的工作原理本工程水源热泵空调系统介绍水源热泵空调系统的施工及调试水源热泵的运行情况及经济分析

一、工程概况赤峰市**大楼全貌赤峰市**机关综合办公楼位于内蒙古自治区赤峰市**大街北侧，总建筑面积为82,150.81㎡，地上建筑面积为69,587.57㎡，地下建筑面积为5,433.24㎡。整个建筑为框架剪力墙结构，共分A、B、C、D四座，主楼A座地下一层，地上十一层，局部十二层。本工程是赤峰市委、市政府、市人大和市政协四大班子集中办公地。由**建筑设计院设计，北京**九公司总承包施工。整个大楼采用中央空调系统进行供暖和制冷。虽然当地的煤炭矿产资源非常丰富，但经过多方面的对比分析，最终选用以节能为主要特征的低耗能新型空调技术——水源热泵空调系统。

二、水源热泵技术

在国内外的发展情况

水源热泵系统（WLHPS：WaterLoopsourceHeatPumpSystem）国外又习惯称作闭式环路水源热泵系统。60年代开始在美国推出之后，经过40年不断改进和发展，技术日渐成熟，进入70年代后，这项技术在日本及西欧等国家得到了广泛应用。东京、名古屋、横滨等城市在70年代初就有很多采用闭式环路水源热泵空调系统的工程实例，例如，东京镰仓河岸大厦、平和东京大厦、名古屋大厦、新日建大厦等。

自80年代以来，我国采用水源热泵空调系统的建筑也逐年增多。目前，在深圳，上海，北京均有工程实例，例如，北京天安大厦、上海锦江第四号楼、深圳同贸大厦等均采用了闭式环路水源热泵空调系统。特别是2008年奥运会将在北京举行，水源热泵式中央空调已成为2008年北京奥运会指定选用的空调型式。水源热泵在我国的推广应用前景极其广阔。

三、水源热泵空调系统

工作原理

1、水源热泵泵概念简述水源热泵空调调系统是一种种可以利用地地球表面浅层层水源（如地地下水、河流流和湖泊），，和人工再生生水源（工业业废水、中水水、地热尾水水等）的既可可供热又可制制冷的高效、、环保、节能能空调系统。。水源热泵通过过输入少量的的高品位能源源（如电能）），实现低温温位热能向高高温位热能的的转移。水源热泵技术术的工作原理理就是：将水体和地地层蓄能作为为冬、夏季的的供暖热源和和空调冷源，，在夏季将建建筑物中的热热量“取”出出来，释放到到水体中去，，由于水源温温度低，所以以可以高效地地带走热量，，以达到夏季季给建筑物室室内制冷的目目的；而冬季季，则是通过过水源热泵机机组，从水源源中“提取””热能，送到到建筑物中采采暖。2、水源热泵泵空调系统主主要组成部分分水源热泵系统统的组成是由由末端（室内内空气处理末末端等）系统统，水源中央央空调主机（（又称为水源源热泵）系统统和水源水系系统三部分组组成。其中水源热泵泵空调机组部部分是整个水水源热泵空调调系统的核心心部分，机组组通过消耗少少量的电能，，夏季产出冷冷冻水送进空空调房间给房房间供冷;冬季产出出热水送进供供暖房间给房房间供暖本工程采取的的是深井回灌灌式水源热泵泵空调系统，，水源系统主主要指取水井井、回灌井以以及从水井到到水源热泵机机组之间的辅辅助设备和管管线；大楼的的空调末端热热交换设备部部分,为整个个水源热泵空空调系统实现现空调供暖的的终端设备，，水源热泵机机组制得的冷冷水和热水最最终通过该部部分实现给整整个大楼制冷冷或供暖。水源热泵冬季季的工作流程程如下图：3、水源热泵泵空调系统的的运行原理“Ⅰ”表示：水源源热泵空调机机组。其中的的“Ⅴ”表示水源热热泵机组中的的冷凝器部件件，“Ⅵ”表表示水源热泵泵机组中的蒸蒸发器部件。。“Ⅱ”表示：水井井（取水井和和回灌井）。。“Ⅲ”表示：水——水换热器。。“Ⅳ”表示：整个个大楼“①②③④⑤⑤⑥⑦⑧”均均表示两通阀阀。夏季运行原理理①、②、⑦、、⑧阀关闭，，③、④、⑤⑤、⑥阀开启启。如下图。。左边水井潜水水泵开启，经经换热器Ⅲ后后，温度升高高，然后经右右边水井回灌灌至地下。从水源热泵机机组的冷凝器器Ⅴ出来的高高温水（28℃左右右）经由阀门门④，再经换换热器Ⅲ与井井水换热，得得到较低温度度的水源（18℃左左右）再经过过阀门③进入入水源热泵机机组的冷凝器器。完成冷却却放热循环。。蒸发器Ⅵ制得得的冷水（7℃左右右的冷冻水））经阀门⑤进进入大楼室内内的末端设备备（换热设备备）给室内供供冷，从末端端设备出来的的较高温度（（12℃左左右）的热热水再经阀门门⑥回到蒸发发器，完成蒸蒸发供冷循环环。冬季运行原理理③、④、⑤、、⑥阀关闭，，①、②、⑦⑦、⑧阀开开启。如右图图。右边水井潜水水泵开启，经经换热器Ⅲ后后，温度降低低（6℃左左右），然然后经左边水水井回灌至地地下。从水源热泵机机组的蒸发器器Ⅵ出来的低低温水（7℃左右））经由阀门⑦⑦，再经换热热器Ⅲ与井水水换热，得到到较高温度的的水源（14℃左右右）再经过阀阀门⑧进入水水源热泵机组组的蒸发器。。完成蒸发吸吸热循环。冷凝器Ⅴ制得得的热水（45-50℃左右））经阀门②进进入大楼室内内的末端设备备（换热设备备）给室内供供暖，从末端端设备出来的的较低温度（（40℃左左右）的水水再经阀门①①回到冷凝器器，完成冷凝凝放热循环。。四、本工程水水源热泵空空调系统介绍绍1、水源系统统本工程采用的的深井回灌式式水源热泵空空调系统，为为了满足所需需水量和地下下水回灌需要要，为了保证证井位布置合合理，井距控控制在20m以上，已达达到制冷（或或采暖）期间间不产生地下下水井间干扰扰，为了防止止回灌井的堵堵塞，确保水水源系统长期期稳定供水，，抽水井和回回灌井要相互互切换使用，，因而要求各各个井的井深深和井身结构构相近。结合合赤峰地区场场地环境和水水文地质条件件，在办公楼楼周围共打水水井16口，，其中抽水井井(有回灌井井的功能)12口，回灌灌井4口，井井深70m，，裸径800mm，单井井出水量大于于150m3/h，出水水温度大于8度，井壁管管采用高压氧氧蒸汽铸铁管管。抽水井滤滤料采用θ2-4mm英砂。回灌灌井滤料采用用θ4-6mm英砂。2、水源热泵泵系统本工程夏季空空调冷负荷为为7000KW，冬季空空调热负荷为为6800KW，选用山山东贝莱特空空调有限公司司生产的水源源热泵GSHP1200制冷量1200KW/台机组共六六台，其机组组的供热水温温度为50℃℃/40℃，，夏季供冷水水温度7℃/12℃。⑴水源热泵空空调机组和机机房的主要部部件水源热泵空调调机组和其它它电制冷式空空调机组的制制冷、制热基基本原理相同同。其主要部部件为：半封闭螺杆式式压缩机：GSHP1200；；壳管式蒸发器器：GZ系列；；壳管式冷凝器器：LQ系列；；膨胀阀：240RA系列；；高低压压力控控器DNS-D306XM机房主要部件件机组系统集水水器θ800L=2500mm机组系统分水水器θ800L=2500mm循环水泵Q=250~467m3/hH=35~25m电电子水处理理仪DN400软水器4T⑵、本工程水水源热泵机组组的特点冬季运行GSHP机组所所能提供的热热水最高温可可以达到70℃，循环水水供、回水温温差为10℃℃，提供“大大温差，小流流量”，降底底运行费用。。⑶、空调系统统工作流程工作流程：冬季供暖井井供水（8~15℃）进进入机房经过过除沙器除沙沙后流进电子子水处理仪，，进入分水器器，通过水泵泵送入机组，，通过机组处处理后，热水水（40-50℃）进入入集水器通过过循环水泵送送到分水器后后，分为四个个系统：A座座1空调系统统、A座2空空调系统、B座空调系统统、C（D））座空调系统统对整个大楼楼进行供暖。。末端空调系系统回水（约约40℃）进进入集水器后后通过分水器器送入机组处处理。如此循循环对大楼进进行供暖。末末端空调系统统通过补水泵泵进行补水定定压，补水管管通过软化处处理后通过定定压水箱由补补水泵送入系系统。（4）、机组组工作循环原原理①从压缩机开开始，制冷工工质（如氟里里昂R22）在压缩缩机中经过压压缩后，变为为高温高压的的气体②经过冷凝器器冷却后，变变成低温（温温度40-50℃）高高压的液体③低温高压的的液态氟里昂昂经过膨胀阀阀，通过节流流作用，从膨膨胀阀出来的的氟立昂压力力和温度进一一步降低④再流经蒸发发器，氟立昂昂蒸发吸热变变为气体，再再回到压缩机机完成一个制冷冷压缩循环。。3、末端系统统大楼A座一层层及B座三层层审批大厅采采用全空气空空调系统，选选用组合式空空调机组，新新鲜空气在机机组内进行热热交换后，通通过风管送风风至可调节的的方型散流器器；房间内的的污浊空气，，通过回风管管带过滤网回回风口进行集集中回风排放放到室外。办办公层采用新新风加风机盘盘管系统，各各房间风机盘盘管暗装于吊吊顶内，通过过方形散流器器及条形回风风口完成室内内空气循环。。新风系统每每天早10：：00-11：30；下下午3：30-5：00向室内补充充新鲜空气，，在冬季运行行过程中同时时向室内补充充15%的热热量。五、水源热泵泵空调系统的的施工及调试试1、水源系统统施工本工程采用的的深井回灌式式水源热泵空空调系统，在在大楼的东北北和西北侧共共设置16口口深井。其中中抽水井(有有回灌井的功功能)12口口，回灌井4口，井深70m，裸径径800mm。每口抽水井内内设置一台多多级潜水泵，，其扬程为60米。在水井位置确确定后，采用用三台螺旋钻钻机同时施工工。在钻到50米深时发发现地下水，，为了保证井井深要大于变变温带深度及及水源系统长长期稳定供水水，继续钻到到70米深处处停止钻机，，向井内放置置作为井壁。。在井壁放置置完成后，开开始用清水洗洗井，然后填填置滤料。抽抽水井滤料采采用θ2-4mm英砂砂。回灌井滤滤料采用θ4-6mm英英砂。水处理系统水源井施工完毕经经专家验收后，将将潜水泵放置井中中并开始室外管线线的施工，管线采采用无补偿直埋方方式敷设，大于DN200的管线线采用螺旋钢管,小于DN200的采用无缝钢管管，结合水源水系系统的特点，在施施工中，井供井回回直埋管段采用钢钢管外刷铁红防锈锈漆两道防绣和沥沥青漆两道防腐直直埋，在安装前管管底用灰土夯实,管道周围采用中中砂夯实，能够更更好的保温和防止止管道热胀冷缩。。室外水源管均采采用50mm厚的的岩棉管壳保温,外包沥青玻璃璃丝布。以确保水水源水供回水的温温度。（下图为政政府大楼水井剖面面图）2、水源热泵机组组安装施工本工程空调机房设设在主楼地下室，，面积为487.87平方米。现现场技术人员根据据实测数据，分部部位绘制出机房大大样图及各设备配配管详图，由土建建专业配合进行机机房地面及基础的的施工。在土建施施工完毕后，采用用吊车将机组从设设备吊装孔依次的的调运到位。在机机组就位后，施工工人员开始组装水水箱、除砂器、分分集水器、各种水水泵等设备。水源热泵为了节约空调机房房内的空间，便于于物业公司的管理理，水源热泵机组组的控制柜和电脑脑操作台设置在配配电室内，机房内内敷设热镀锌桥架架和防火金属软管管将电缆引至配电电室。在机房内全全部的设备和管道道安装完毕后，进进行设备保养（补补充空调机组的制制冷剂量，水泵添添加润滑油、水箱箱清洗等工作），，最后进行设备单单机试运转，做好好供水前的准备工工作。3、空调末端施工工本工程的空调末端端系统采用风机盘盘管加新风系统，，每个办公室根据据面积不同使用1-4台风机盘管管，同时每层设置置2台新风机组、、2台排风机进行行空气交换。系统干管采用无缝缝钢管分别从空调调机房通过管沟和和管道竖井引至各各层，再在公共走走道中形成环路。。干管与风机盘管管采用镀锌钢管连连接，风机盘管设设置在房间的吊顶顶内，采用铝箔金金属软管与散流器器连接，回风口与与散流器的间距为为2.5米,以保保证房间内的空气气完全流通。新风系统采用玻纤纤风管将新鲜空气气送至房间内，在在由回风口将污浊浊空气从回风管送送至排风机排到室室外。在冬季新风风系统通过新风机机组内的热交换向向室内补充15%的热量。4、水源热泵系统统的调试、试运行行本工程2004年年10月25日基基本安装完成，11月9日开始进进行系统调试。调试前先检查室外外水源情况，检查查潜水井出水水质质是否清亮无杂质质；潜水泵工作是是否正常；供回水水管道冲洗是否干干净；以及机房内内各系统管道、设设备运转是否正常常，在上述问题检检查完毕后开始机机组的调试。调试时机组先预热热8小时，然后先先启动两台机组；；三台循环水泵；；两台中间循环泵泵。在压缩机启动运行行后应检查低压表表数值是否在0.4-0.5Mpa，如压力太低低，应根据堵塞即即产生节流，节流流即产生温差的原原理,检查液体过过滤器是否堵塞，，电磁阀是否打开开，热力膨胀阀是是否损坏，故障排排除后，将机组调调到电脑自动控制制开始向系统供水水正常运转。在机组正常运转时时，将机组的供、、回水温度设置到到设计要求的温度度，因末端系统初初次供热水，系统统热损失较大，回回水温度无法达到到设定值，电脑自自动开启第三台机机组和第四台机组组，直至供回水温温度满足设定值为为止。水源热泵系统冬季季运行房间测温记记录表测温房间测温时间温度记录测温人（签字）备注A座21911月9日22℃A座32111月9日21℃A座61811月9日22℃B座31111月9日22℃C座52711月9日20℃C座61211月9日21℃D座11311月9日22℃本工程经过48小小时的连续调试，，满足设计要求，，大楼于2004年11月11日日正常供暖。顺利利通过建设、监理理单位和设计单位位的验收。六、水源热泵的运运行情况

及经济济分析本工程空调系统自自2004年11月29日试运行行供暖以来，效果果良好，水源水系系统及机房系统运运行稳定，空调主主机每天有3-5台24小时开启启，供暖热水供回回水温度为52-42℃，水源水水供回水温度为15-10℃，室室内温度为20-23℃。达到了了工程的需要效果果。在系统正常运运行了一个月后，，空调主机每天工工作3-4台满足足了使用要求。高效、节能是水源源热泵中央空调的的显著特点，本工工程对水源热泵空空调与传统空调方方式的初投资及运运行费用指标作一一比较。水源热泵空调与传传统空调方式初初投资费用比较表表1234地源热泵冷水机组与燃气锅炉配套冷水机组与城市热网配套直燃式溴化锂冷热水机组冷热水机组（元/kW冷量）600～800560～700560～700950～1300燃气锅炉（元/kW热量）400～520热网（元/m2采暖面积）100冷却塔（元/kW冷量）无40～60地下钻孔及埋管（元/kW）800～1400无机房水泵、管道、控制等基本相同(20～40元/m2)建筑物空调末端基本相同（100～160元/m2）初投资概算比较(冷指标100W/m2)初投资（元/m2空调面积）340280330280水源热泵空调与传传统空调方式运运行费用比较表运行费用比较(热指标100W/m2)季节夏季冬季夏季冬季夏季冬季冬、夏两季能源形式电电天然气电供热网天然气轻柴油单位kW.hkW.hm3kW.hm2.季m3升价格（元）0.50.52.00.519.52.03.0热值1000W1000W35600kW1000W

35600kW43000kW效率4.83.53.80.883.8

0.880.85燃料耗量/m2.h0.0210.0290.02630.01150.0263

0.01150.01/m2.季13.2328.0