地表水水源热泵系统应用实例分析

　　1 工程概况 http://bbs.shejis.com/viewthread.php?tid=1562227&fromuid=0
　　
　　某研发基地位于北京市通州区内，可建用地580亩，利用废坑塘注水造水面约150亩。建筑规模9.5万平方米，主要用途为科研、开发、仓储、办公用房及实验住宅等配套设施，大致分配比例为：研究与开发-建筑面积10万平方米，实验住宅-3万平方米，公建-0.74万平方米，市政-0.22万平方米。根据基地实际情况及院有关部门的意见，考虑环保要求，拟利用地表水水源热泵系统进行供暖和供冷。
　　
　　2 利用水源热泵的可行性及水源热泵系统的选择
　　
　　地表水水源热泵系统是地源热泵系统中的一种，是以地表水作为冷热源的供暖供冷系统。由于其环保性和节能性，近期在国内外都得到了大力推广和应用。
　　
　　地表水易受污染，泥沙、水藻等杂质含量高，水表面直接与空气接触，水体含氧量较高，腐蚀性强，如果将地表水直接供应到每台热泵机组进行换热，容易导致热泵机组寿命的降低，换热器结垢而性能下降，严重时还会导致管路阻塞，因此不宜将地表水直接供应到每台热泵机组换热。而如果将地表水和建筑内循环水之间是用换热器分开，热交换器采取小温差换热的方式运行，这样就可以用廉价的换热器保护了昂贵的水源热泵机组，如果建筑物之间存在热回收的可能的话，这种系统形式也可以自动在各建筑间进行热回收，但由于存在换热温差，造成不能充分利用地表水的能量的问题。当地表水流量或温度不能满足使用要求时，可以采用一些辅助设备，如冬季用锅炉，夏季用冷却塔作为调峰设备，也可以帮助系统达到使用要求。
　　
　　根据北京市的气象、水文条件，夏季北京市地表水平均温度一般为25~27℃，以换热器5℃温差考虑，则热泵机组夏季的进水平均温度不会高于32℃，如果夏季热泵的冷却水侧进出口温差为5℃，则热泵机组出水温度不到37℃，根据热泵机组的技术要求，这时的冷却水供回水温差是能够保证夏季热泵机组制冷正常运行的。
　　
　　在冬季，北京市地表水平均温度一般为4℃左右，以换热器2℃温差考虑，则热泵机组冬季的进水温度不会高于2℃，以冬季热泵的冷冻水侧进出口温差为5℃考虑则热泵机组出水温度不到-3℃，则须在循环水中添加防冻液。而此时热泵机组制热工况下的C.O.P.值约在2~3之间（不同厂家生产的机组之间C.O.P.值略有差别），而C.O.P.值越高，热泵机组的制热能力越高，当地表水温度过低（低于4℃），或地表水量不足时，需考虑采用其它辅助热源如锅炉加热热泵机组的冷冻水循环水，以保证热泵机组在较高的制热能力下运行。采用辅助热源如锅炉加热热泵机组的冷冻水循环水与用锅炉直接供暖等常规供暖形式相比在节能上是没有优势可言的，但是采用辅助热源只是在地表水温度过低，或地表水量不足等极端条件下才采用，一般来讲这种情况发生的天数很少，甚至不发生，从整个采暖季来考虑采用水源热泵机组供热与上述常规供暖方式相比还是节能的，这将在下文中给与进一步的分析。
　　
　　就系统末端装置的形式而言，水源热泵系统又分为集中的大型水-水水源热泵机组+风机盘管和分散的水-空气水源热泵机组形式。水-水水源热泵机组最终产出的是冷热水，该类型机组相对较大，一般整个工程设一个水源热泵机房，所产出的冷热水通过泵输送到各单体建筑，根据需要也可以在各单体建筑内设置水-水水源热泵机房，将与地热水换热后的循环水输送到各单体建筑，各单体建筑的水-水水源热泵机组产出冷热随后再通过水泵输送到楼内各个空调区域，通过风机盘管和空气处理机组将冷热水中的能量输送到各个房间。水-空气水源热泵机组是一种直接蒸发式的机组，该类型机组相对较小，一般根据各个区域的使用功能和使用要求划分成很多的小型系统，循环水在中央水泵房中换热后通过水泵输送到各单体建筑中的机组中，空调区域的回风通过机组加热/冷却后被送出，能量不需要二次输送，因此不再另行需要其他诸如风机盘管等的热湿处理机组。两种系统各有自己的特点。水-水水源热泵系统是一种更为集中的空调方式，国内已有生产，由于机组较为集中因此水源热泵机组初投资较小，但热泵机组需要在建筑中设置专用的机房；水-空气水源热泵系统相对分散，目前成熟产品主要为国外品牌，机组初投资略高，但其室内的循环水管不需要保温，由于机组分散到末端，所需机房面积也较小。就系统的综合造价而言，水-空气水源热泵机组较贵，但水-水水源热泵系统所需的风机盘管和空调箱、保温费用、多占机房带来的费用增加，综合投资虽然水-空气水源热泵机组形式较贵，但二者相差不大。从运行上来看，由于水-水水源热泵机组的能量调节只能分有限的级数进行，而且要同时供冷供热就必须采用四管制，因此比较适合于作息时间比较统一，负荷比较一致的场合；水-空气水源热泵机组自带温控器，可以根据使用要求进行独立的调节和运行，还可以在两管制的情况下实现四管制才有的同时供暖供冷的功能，因此比较适合作息时间多样化且使用要求也比较多样的商用和公用建筑。
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