水源热泵系统在部队干休所规划中的综合研究

摘 要：水源热泵系统以其运行的经济性和环保性在建筑里得到逐步应用，但其严格的技术要求使得其应用受到限制。以干休所为例进行水源热泵系统的应用设计研究，对空调侧循环水泵进行分区设计,并对水井进行了设计。最后对运行费用进行了计算。为水源热泵系统的设计提供了参考流程，也为干休所的规划和改造提供了新的设计理论和依据。

关键词：水源热泵系统； 环保性； 运行费用； 参考流程

中图分类号：

TN705-34

文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2011)19

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Comprehensive Study on Water Source Heat Pump System Applied in the Force Retired Cadres

LI Wei

(Institute of Electronic Control of Chang’an University, Xi’an 710062, China)

Abstract： Water source heat pump air-conditioning system (WSHPS) with the economy and environmental protection in the long run has been gradually applied in the building, but the strict technical requirements limit the application. The application design of WSHPS in retired cadres is introduced. The air condition side of circulating pump was designed with two parts and wells were also designed. Finally, the operating costs were calculated. A reference design process of WSHPS is provided, a design theory and reference for planning and reconstruction of retired cadres are provided.

Keywords： water source heat pump system; environmental protection; operating cost; reference process

收稿日期：2011-04-02

0 引 言

近十年水源热泵技术不断发展并且在广州、深圳、上海、北京、成都等地区进行了应用和探险索［1］。水源热泵以其环保效益显著，高效节能，运行稳定可靠，一机多用，自动运行等特点，成为现代建筑空调系统的优先选择方案。但同时，水源热泵系统要受到可利的水源条件和水层的地理结构的限制，也受到投资经济性的影响［2］。水源热泵技术面临的主要问题在于保持地下热平衡，水井回灌以及机组的自动化控制等。水源热泵的应用条件比较苛刻，所以在陕西地区发展，必须进行严格的实验验证才能使用［3］。

1 工程简介及背景

宝鸡干休所位于国家十一五规划中关中―天水经济区的重点城市宝鸡市区东部。根据关中―天水经济区区位与范围图、经济区空间结构图、城镇布局图、重点产业布局图、交通规划图，构建符合部队和地方特色的创新型示范区域：实现体系创新、技术创新、环境创新、人才开发、加强生态环境保护与建设，推进资源综合利用，着力建设资源节约型、环境友好型经济区示范小区，综合经济实力实现新跨越、创新能力有新提升、基础设施建设有新突破、公共服务达到新水平生态环境建设取得新进展,森林覆盖率达到47%以上是宝鸡干休所在新经济形式下的发展目标［4］。

宝鸡干休所总占地面积18 432.87 m2，一期规划建筑面积87 031.20 m2，已建建筑面积3 556.8 m2，地上拟建建筑面积69 174.40 m2。其中，干休所老干部综合楼办公用房2 860.80 m2，住宅用房面积6 483.60 m2，经济使用房高层住宅建筑面积59 830.00 m2，规划地下建筑面积14 300 m2，地下建筑主要为地下车库和设备用房，不考虑制冷供暖。二期预留建设用地中再建三栋32层高层住宅，一期和二期合计地上建筑面积120 000 m2。绿化率42%，容积率4.5%，同比常规暖通、空调系统节电率43%，平均节约年度运行费56%。

2 可行性分析

水源热泵系统机组对水源条件的要求有：水温适度、水质适宜、水量充足和供水稳定。本地区地下水水温常年为15 ℃左右，符合12~22 ℃的一般要求。热泵机组对水源水质的要求是水中的物理成分和化学成分不能对机组造成损害［5-7］。

本项目距渭河北岸2 km，用地为古河道，地表上层为淤积泥沙，下层为鹅卵石加泥沙，根据施工经验和查看该地区周围的相关地质和水文资料，地下水比较丰富，回灌较好。由于本项目地下室全部挖通，不能满足水井与建筑物的最小安全距离，所以把水井布置在三医院里。综上所述，本地区的水源条件基本符合要求，具体条件还需先打实验井进行判断，并根据实验井的水量和井深确定水源井的数量和井深。水源井为一抽两灌，一口监测井。

3 方案设计

干休所一期和二期合计建筑面积120 000 m2(不包括地下建筑)。公摊率按照1.2计算，空调区平均冷指标为80 W/m，热负荷按照50 W/m计算，同时使用系数按照70％计算，有：

总冷负荷为120 000÷1.2×80×70％=5 600 kW；

总热负荷为120 000÷1.2×50×70％=3 500 kW。

通常的水源热泵系统分为两个回路，即井水回路和工作回路。两部分经过水源热泵进行能量交换。出水井的水经过旋流除沙器，电子水处理器进行水处理后，再返回到回水井。在工作回路里，经过水源热泵进行能量转换后，将水进行软化，供居民用水使用。水源热泵系统的原理图如图1所示。

图1 水源热泵系统的原理图

3.1 主机的选择

根据上述总冷热负荷，选用2台水源热泵机组。

表1 某水源热泵机组参数

制冷工况制热工况

制冷量 /kW2 852.4制热量 /kW3 052.8

输入功率 /kW474.4输入功率 /kW660.6

冷冻水流量 /(m3/h)452.3蒸发器水流量 /(m3/h)261.4

冷冻水压降 /kPa90蒸发器压降 /kPa30

冷却水流量 /(m3/h)257.9热水流量 /(m3/h)525.1

冷凝器压降 /kPa20冷凝器压降 /kPa83

名义工况下，机组制冷源水侧进出水温度为18/29 ℃，负载侧进出水温度为12/7 ℃;机组制热源水侧进出水温度为15/7 ℃，负载侧进出水温度为40/45 ℃。

3.2 站房内管线系统

(1) 地下水从抽水井抽取，由潜水泵直接供到机房，供机组使用，然后经回灌井回灌到地下。

(2) 空调系统循环水供回水管线与水源热泵机组相连，用户管线安装循环水泵，管线上安装除沙器、电子水处理设备等。