水环热泵空调系统在某办公建筑中的应用

摘要：

水环热泵空调系统是小型水/空气热泵机组应用方式的一种，其通过水环路把小型的水/空气热泵机组并联一起，从而构成一个以回收建筑内部余热的热泵供暖、供冷系统。其有着成本低廉、节能环保、分户计费、控制灵活以及维修方便和运行可靠等诸多优点。本文就以某写字楼实例谈谈其具体应用。

关键词：水环热泵空调系统；办公建筑；应用

一、工程概况

某写字楼占地面积在3377平米左右，地上层高为23层，地下3层，总建筑高度为98.1米，地上建筑面积33587平米，地下为7191平米；根据消防分类其为一类高层建筑。该建筑各层的主要使用功能为：地下三层为泵房以及消防水池和六级人防；地下二层为131辆汽车停车库；地下一层为大厦职工餐厅、食堂以及空调系统的中央水泵站；地上一层是商务办公大厅、银行营业厅、大型商场以及消防控制室；2-6层是分为两个独立单位的金融办公；7-23层为商务办公，各层均为数个相对独立的办公区；顶层为屋顶花园和多功能厅；机房层为屋顶水箱及电梯机房。

该工程为典型的产权式写字楼，在项目开始立项阶段开发商就请物业管理介入，项目整体运作比较正规。水、电以及空调均分户计量；开发商要求空调系统的建设成本及运行成本相对要低，且机房的面积小，层高低，空调系统分户计费，而且可以灵活分隔不同的销售单元。

二、系统概述

本工程计算空调冷负荷为3473KW，热负荷为3211KW，将压缩热扣除后，还需要辅助加热量为2390KW。在夏季水环热泵空调系统的排热是利用开式冷却塔板式换热器实现的，而冬天的辅助加热则通过集中供热来实现。主楼屋顶设冷塔，中央水泵站设于地下一层汽车坡道下的位置，最低点的净高为1.8米，机房的净可用面积为140平米，与常用空调系统相比较低。该空调系统共由三部分组成，即循环水系统、冷却水系统以及风系统。

三、系统设计与安装

（一）系统设计

1、循环水系统

循环水系统由循环水管路、补水定压设备、循环泵以及水水换热器和汽水换热器等各部分组成。在夏天供冷时旁通汽水换热器支路，循环水会流经板式换热器，将多余的热量由冷却水系统中排除；循环水的设计供水温度在32℃左右，回水温度则在37℃左右；按照供水温度的高低，对投入运行的冷却塔和冷却泵的数量进行自动的调节。冬天供暖时旁通冷静却泵和冷却塔的支路，集中供热的蒸汽系统向循环水提供辅助加热量；由于集中供热蒸汽凝结水不回收，为了节约能量、降低凝结水的排放温度，自动加压装置先将汽水换热器的凝结水收集起来进入板式换热器，和循环水做热量交换，再送至补水箱为系统补水所用，多余的凝结水补水箱溢流排出。循环水先在板式换热器内预热，接着一部分再进入汽水换热器。汽水换热器的出口设定温度为59℃，循环供水的设计温度为25℃，回水温度为20℃。要在供水总管道上装设温度传感器，以便汽水换热器根据实际的供水温度自动调节加热量。循环水系统为定流量系统，南侧金融大厅为单独立管，除该部分为垂直异程系统以外，其它部分的竖向及水平均为同程系统，而且为保证每层支管和主立管的连接位置的平衡，要加设平衡阀。循环水系统的补水为软化水，气压变频式定压装置补水定压。

2、冷却水系统

冷却水系统由开式冷却塔、板式换热器以及冷却泵共同组成。开式冷却塔的设计进水温度为35℃，出水温度则为30℃；冷却塔的实际运行台数由设在循环水侧的供水温度进行控制。冷却水系统的补水利用屋顶水箱进行实水，水质处理则由旁流式电子水处理器来实现。

3、风系统

地下一层的商场采用的是卧式水平式热泵机组，置于吊顶内；利用循环水将新风预处理后通过吊顶式空调机组送入室内。主楼门顶为立式热泵机组，置于机房内；大堂送风方式为侧送侧回，形成分层空调；同时要在二层沿着外墙装设吊顶机组，护结构方向下的侧送风是通过条缝形风口来实现，以避免冬天冷辐射及防止结露。2-6层为大空间，均利用卧式水平式热泵机组，置于吊顶内，通过新风换气机把新风直接送至室内，排风则通过走廊进行集中排风。7-23层商务办公区域为立式热泵机组，为了降低噪声及便于检修，将其置于壁橱内。新风换气机供应新风，在实际的划分与设置时要充分考虑分户计费的需求。大空间的办公室，其水环热泵机组根据内、外分区进行布置，外区要与建筑的护结构相距6米左右。

4、其它空调系统的设置

为了降低系统的承压，23层以上附带多功能厅在内等辅助用房，其空调系统进行独立设置，不包括于水环系统的整个范围内。空调送风采用高静压风管式热泵空调机的形式，其它的诸如电梯机房等辅助房间则设计为分体空调机组。

（二）空调系统的安装及噪声控制

1、安装机组

吊顶内机组尽量不要装在生活区或者工作工的上面，而是要装在过道或者卫生间或者贮藏室以及其它不常用到的房间的吊顶内。吊装机组要使用减震吊架，落地式机组基座要设置厚约15mm左右的橡胶隔震垫，预留相应的检修空间，吊装机组附近的吊顶要预留一定大小的检修孔，间距至少要大于2.5米，以避免噪声叠加。不可装在有两面或者两面以上反射面的位置，尽可能使噪声为球状传播。吊顶机组的下方要设置吸声板，其面积为机组底面面积的两倍以上，吸声板厚约25mm左右。安装机组的房间其吸声系数至少大于0.2。吊顶龙骨的吊架不能接触到机组、水管以及风管等位置。机组为分体式，如有必要要加装保护罩。

2、安装风系统

机组进出口和风管间的连接方式为软连接；不能使用自由送风，送风的风管至少要有一个弯头；送风管中要贴吸声材料或者风管材料本身就具备吸声功能，吸声材料通常是25mm的超细玻璃棉；要尽可能的使用风管回风，具体制作方法和送风管相同；如果采用自由回风时，回风口的位置和机组的距离至少要大于2米；尽可能不要把送风口直接安装在主风管上；如果送风口的连接方式为软管连接，则其长度至少大于直径的3倍；送风机的出口要保持畅通的气流，防止增加阻力及产生二次噪声；如果机组安装在小室内，要在回风口处加装吸声板；使用直角弯头及导向叶片，可以降低空调房间受噪声影响的程度；各风管管件诸如弯头、阀门及三通等之间要有一定的距离，其距离通常为风管直径或者风管长边边长的四到五倍。如有必机需加设风管消声器。

3、安装水系统

水管与电线导管与机组连接时采用软管或者软接头；系统的至高点、冷却塔以及主管顶端位置要设置自动排气阀，而低点则设置泄水阀；系统要装设除污器；卧式、立式机以及吊顶式机组要设置冷凝水存水弯。