北京海淀区某学院住宅区水源热泵空调系统设计

摘要：介绍了室内风机盘管、水源水系统、机房、空调自控等方面的设计。阐述了系统设计的技术要点,分析了系统的初投资和运行费用。该系统自投入运行以来,效果良好。
　　1工程概况
　　本工程为2栋节能型住宅建筑,位于北京市海淀区某学院住宅区内。总建筑面积18744m2,层高2.8m,建筑总高度20.7m,地下1层,地上6层半(6层为复式结构),顶层北半部为露台,小区共有167户。本工程采用水源热泵空调系统,室内采用风机盘管,送回风方式为侧送侧回和侧送上回。2001年3月空调工程开始施工,2001年11月底完工,2001年12月初空调调试运行。
　　2室内空调设计
　　2.1空调室内设计参数[1](见表1)

　　2.2风机盘管选择计算
　　风机盘管为卧式暗装,易与装修配合,在客厅,安装在局部吊顶内;在卧室,与衣柜相结合安装。考虑到房间同时使用率较低,容易造成空调房间围护结构传热面增加,因此,风机盘管在选择计算时,将常规负荷计算值上浮30%左右。面积较大的房间(尤其是卧室),采用2台小型号的风机盘管以满足房间噪声控制的要求。
　　2.3分户计量
　　应建设单位的要求,在每户的入口端均安装有分户冷热计量表,通过检测用户的流量和进出水温,求得用户所消耗的冷热量。在设计时应注意冷热计量表所测流体的温度范围、工作压力及安装间距,冷热计量表安装示意图见图2。设计流量不应小于冷热计量表的标准流量,否则,会降低冷热计量表的测量精度。
　　3水源水系统
　　3.1地下水
　　经有关专业部门实地勘测,建筑所在地区可用地下水为第四系水,第四系以卵砾石层为主,夹黏性土层,出水量较大,水质较好,有利于回灌。
　　3.2水井
　　本工程设计了3眼结构完全相同的水井,每眼井既可以作为抽水井,又可以作为回灌井,这样在运行时,可以做到一抽两灌,有利于地下水回灌和延长水井的使用寿命。水井自2001年8月16日开钻,至2001年9月21日完成抽水试验,3眼井具体情况见表2。

　　3.3潜水泵
　　本工程在设计过程中,始终以节约地下水为原则,因此,选用了变频潜水泵,即开启不同的主机台数,潜水泵提供不同的水量。潜水泵技术参数如下:流量140m3/h,扬程60m,功率40kW。
　　4机房设计
　　住宅建筑设计规范中规定,水泵房不应设在住宅建筑内,所以,机房和水泵房设在2栋建筑之外小区绿化带的下面(地下机房位置见图3)。地下机房面积175m2(含生活热水部分)。
　　4.1冷热源选择
　　空调系统的冷热源为2台水源热泵空调机组。单台机组技术参数如下:夏季制冷量583kW,电功率120kW,供回水温度7℃/14℃;冬季制热量667kW,电功率168kW,供回水温度50℃/40℃。
　　4.2混水泵
　　井水温度为16℃,而水源热泵空调主机要求夏季最低进水温度为18℃,所以在系统中设置混水泵来解决这个问题。同时,设置混水泵可以减小水源水泵的抽水量。混水泵共计2台,单台流量22.3m3/h,扬程20m,功率2.2kW。
　　4.3其他主要设备
　　冷热水循环泵3台(2用1备),流量93.5m3/h,扬程28m,功率11kW;补水泵2台(1用1备),流量6.5m3/h,扬程32m,功率15kW;落地膨胀水箱(PN1000)1台;除砂器1台,额定处理水量160m3/h。
　　5系统技术要点
　　5.1季节转换阀门
　　设有8个季节转换阀门以保证系统夏季供冷、冬季供热,8个季节转换阀门采用手动蝶阀[3]。在系统设计时,为保证主机有较高的换热效率,水源水、冷热水进出主机的流向应和转换前的流向相同。
　　5.2混水泵吸入点
　　水源水系统是开式系统,容易发生虹吸现象,为保证机房系统和混水泵吸入点始终有水,在设计时采取了一些必要的措施,即回灌管高出吸入点1m左右。
　　5.3混水泵混水点
　　混水点是两股有压力的水流的汇聚点,在混水点设置1个DN400的混水器,来保证混水顺畅、均匀。
　　5.4井口装置
　　在井口设计了3根水管:抽水管、回灌管、回扬管(参见图5),水井由回灌井转为抽水井前,应先回扬。回灌管应引至水井的静水位以下,避免回灌时带入大量的空气,影响回灌井的回灌量,空气中的氧气会对地下厌氧微生物带来危害。
　　6自动控制

　　6.1为减少水源水量和节省能源,潜水泵为变频水泵(变频控制器根据压力变送器测得的压力,控制变频潜水泵的供水量),并在每台主机水源水侧的进水管上设有电动两通阀。水源热泵空调主机根据检测到的冷热水温度自动启停,当1台主机中的所有压缩机停止工作时,水源侧的电动两通阀关闭,变频潜水泵自动调小供水量;当主机需要开启时,电动两通阀先打开,30s后,变频水泵自动调大供水量。在以上过程中,冷热水侧的电动两通