水源熱泵設(shè)計(jì)應(yīng)用問(wèn)題

水源熱泵設(shè)計(jì)應(yīng)用問(wèn)題水源熱泵設(shè)計(jì)應(yīng)用問(wèn)題1引言水源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水，如地下水、地表水、海水江水及湖泊水中蘊(yùn)含的低位能源作為熱泵的低溫側(cè)熱源，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。它利用水源熱泵機(jī)組代替?zhèn)鹘y(tǒng)的制冷機(jī)組和鍋爐或風(fēng)冷熱泵機(jī)組，以自然界的水體作為熱泵機(jī)組冷卻水系統(tǒng)的冷卻源，以達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的．通常水源熱泵COP值在5左右。水源熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)對(duì)大氣沒(méi)有廢熱污染，不需要使用帶來(lái)飄霧的冷卻塔，供熱時(shí)可代替低溫?zé)崴仩t，沒(méi)有燃燒過(guò)程，避免了排煙污染，因此可以建造在居民區(qū)內(nèi)。水源熱泵系統(tǒng)可以只作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，也可以作為空調(diào)系統(tǒng)和生活熱水的制冷與供熱設(shè)備。現(xiàn)有的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置系統(tǒng)可以由一套水源熱泵系統(tǒng)替換，特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物，水源熱泵的優(yōu)越性更加顯著。賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑均可以采用水源熱泵，小型的水源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。但水源熱泵應(yīng)用中有些技術(shù)問(wèn)題應(yīng)該引起重視的[1]。2水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1水源熱泵空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般的空調(diào)水系統(tǒng)，可采用單次泵系統(tǒng)或復(fù)式泵系統(tǒng)（一次泵系統(tǒng)與二次泵系統(tǒng)）。系統(tǒng)流量控制可采用定流量控制或變流量控制。復(fù)式泵系統(tǒng)中的一次泵、二次泵皆可以采用定流量或變流量控制。為了節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，二次泵運(yùn)行應(yīng)該采用變流量控制技術(shù)。深井泵也應(yīng)采用變流量控制，且最好采用變頻控制的方式。北京某公寓閉式地下水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試表明[2]，在冬季供暖期二次循環(huán)泵耗電量為水泵耗電總量的80%，夏季供冷也有同樣趨勢(shì)。冬季一次泵與深井泵耗電量非常接近，但夏季一次泵的能耗大于深井泵。如果二次泵24h不間斷定流量運(yùn)行，無(wú)論環(huán)路中有多少臺(tái)熱泵運(yùn)行，二次泵總處于滿(mǎn)負(fù)荷工況，影響整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能。2.2水源熱泵用深井水系統(tǒng)設(shè)計(jì)min。在停用期,20～30天回?fù)P1次。對(duì)于一般輕度堵塞的回灌井,可直接用連續(xù)回?fù)P的方法處理,直至井的單位開(kāi)采量和動(dòng)水位恢復(fù),方可繼續(xù)進(jìn)行回灌。在回?fù)P過(guò)程中需按時(shí)測(cè)定井的回?fù)P量、靜動(dòng)水位,取水樣分析化學(xué)成分等。對(duì)于堵塞嚴(yán)重的回灌井,可用回?fù)P與間歇停泵反沖的處理方法,或用回?fù)P與壓力灌水相結(jié)合的處理方法。為了清除濾水管的沉淀物和鐵細(xì)菌,一般對(duì)水進(jìn)行化學(xué)處理。用ＨＣｌ(濃度10%,加酸洗抗蝕劑)處理濾水管的沉淀物,通過(guò)水中加藥或提高ｐＨ值(加石灰)使之變?yōu)閴A性水,以抑制鐵細(xì)菌的生長(zhǎng)?；?fù)P和清洗處理都是非常專(zhuān)業(yè)化的工作,大大增加了用戶(hù)的維護(hù)工作量。另外,這種操作對(duì)井的損害也很大,會(huì)造成系統(tǒng)壽命的降低。2.3空調(diào)與生活熱水同時(shí)使用的設(shè)計(jì)時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)計(jì)現(xiàn)在有人看好空調(diào)與生活熱水聯(lián)用的水源熱泵應(yīng)用方式，并大力推廣。據(jù)筆者了解，一般冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)，只能控制蒸發(fā)器側(cè)水溫或冷凝器側(cè)水溫，二者很難同時(shí)控制。市場(chǎng)上的常規(guī)水源熱泵機(jī)組(高溫機(jī)組除外)，其制冷工況下的冷凝器側(cè)水溫一般為35℃左右，難以達(dá)到60℃水溫，要達(dá)到60℃水溫，必然需要降低機(jī)組的COP值，其下降程度不低。制熱工況下的冷凝器側(cè)水溫，當(dāng)采用R134a時(shí)一般為55℃左右。因此，兩者共用時(shí)，將會(huì)存在下述問(wèn)題。在夏季，當(dāng)常規(guī)水源熱泵機(jī)組工作于制冷工況時(shí)，熱水出水溫度就會(huì)偏低。隨著空調(diào)負(fù)荷與熱水負(fù)荷的變化，二者之間存在不同步現(xiàn)象，導(dǎo)致空調(diào)的除熱量不等于熱水系統(tǒng)的需熱量，而二者水溫又必須同時(shí)控制，這造成了水系統(tǒng)運(yùn)行管理上的許多麻煩，如加輔助熱源，固定一側(cè)負(fù)荷等控制措施。在冬季，當(dāng)常規(guī)水源熱泵機(jī)組工作于制熱工況時(shí)且無(wú)冷負(fù)荷時(shí)，所有空調(diào)設(shè)備皆需供應(yīng)熱水，空調(diào)水與生活水變成一個(gè)系統(tǒng)，這樣空調(diào)系統(tǒng)的供水溫度必為熱水溫度，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的放熱量就偏大。為了節(jié)能，冬季空調(diào)水流量應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成不等于夏季空調(diào)水流量的變流量系統(tǒng)。這一要求導(dǎo)致水泵的初投資增加以及水溫差的變化。在過(guò)渡季，空調(diào)系統(tǒng)停止工作，熱水系統(tǒng)依然要工作。因?yàn)榄h(huán)境水溫度的變化，熱水系統(tǒng)的需熱量比較小，當(dāng)熱水循環(huán)所需的熱量不到熱泵主機(jī)制熱量的10%時(shí)，極可能引起機(jī)組的自我保護(hù)而停機(jī)，造成機(jī)組系統(tǒng)頻繁啟動(dòng)。分析過(guò)渡節(jié)、夏季、冬季時(shí)水溫、冷熱負(fù)荷、不同的水路連接等因素，可以看出，空調(diào)與熱水聯(lián)供的系統(tǒng)水路的工況轉(zhuǎn)換是比較麻煩的，甚至需要很高的自動(dòng)控制水平，對(duì)轉(zhuǎn)換閥門(mén)與主機(jī)的使用壽命可能產(chǎn)生不利的影響。如武漢某大廈，選用二臺(tái)上海開(kāi)利生產(chǎn)的350A-HP2雙螺桿水源熱泵機(jī)組作為空調(diào)冷熱源，首期工程投入一臺(tái)。該機(jī)組名義制冷量為1135kw,名義制熱量為1288kw，輸入電源為三相交流電，制冷工況下工作電流為486A,制熱工況下工作電流為649A,總運(yùn)行重量為5553kg,采用R134a為制冷工質(zhì)。制熱工況下熱水最高溫度達(dá)60度，一般為55度，溫差為5度。機(jī)組同時(shí)作為生活熱水的熱源。為了減少成本，提高能量利用系數(shù)，系統(tǒng)采用空調(diào)與熱水分供的方式，在夏季空調(diào)運(yùn)行時(shí)，熱水加熱系統(tǒng)停止，生活熱水靠熱水箱的水供應(yīng)，當(dāng)熱水溫度偏低時(shí)，關(guān)閉空調(diào)，主機(jī)切換至制熱工況，15分鐘后切換回制冷工況，切換相應(yīng)閥門(mén)后，進(jìn)入空調(diào)模式。可見(jiàn)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換頻繁，溫度必產(chǎn)生波動(dòng)。水流程圖如圖1。2.4水源熱泵系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障調(diào)查水（地）源熱泵系統(tǒng)在工程中的常見(jiàn)有冷天氣問(wèn)題、舒適性抱怨、裝置問(wèn)題、頻繁自動(dòng)保護(hù)、泄漏、噪聲、運(yùn)行費(fèi)用、回水井堵塞溢出、裝置不合適、防凍問(wèn)題、建筑密封、控制、地源換熱器設(shè)計(jì)、地源換熱器安裝、熱泵壓縮機(jī)、熱泵換熱器、熱泵內(nèi)部控制、水流泵、系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)共19項(xiàng)[5]。通過(guò)對(duì)29個(gè)實(shí)例工程調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)冷天氣問(wèn)題占1.1%,舒適性抱怨0.18%,裝置問(wèn)題0.18%,頻繁自動(dòng)保護(hù)1.45%,泄漏0.9%,噪聲0.9%,運(yùn)行費(fèi)用1.45%,回水井堵塞溢出0.18%,裝置不合適0.36%,防凍問(wèn)題0.54%,建筑密封1.1%,控制問(wèn)題1.63%,地源換熱器設(shè)計(jì)0.72%,地源換熱器安裝0.54%,熱泵壓縮機(jī)0.36%,熱泵換熱器0.36%,熱泵內(nèi)部控制0.72%,水泵1.1%,系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)2.18%?？梢?jiàn)，控制問(wèn)題、頻繁保護(hù)、系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題比較突出。3結(jié)論水源熱泵是一種高效節(jié)能的設(shè)備，用它組建的系統(tǒng)，初投資與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相差不大[7]，標(biāo)準(zhǔn)煤能耗與火電及水電相比耗量少[6]，是一個(gè)值得大力推廣的技術(shù)。應(yīng)該從水系統(tǒng)設(shè)計(jì)上充分發(fā)揮它的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采用變流量控制技術(shù)減少運(yùn)行費(fèi)用，針對(duì)不同的水源特點(diǎn)進(jìn)行不同的處理。當(dāng)采用深井水時(shí)，水質(zhì)處理與回灌帶來(lái)的影響不可忽略。同時(shí)提供生活熱水時(shí)，一定要詳細(xì)了解熱泵不同狀態(tài)下的溫度參數(shù)與調(diào)節(jié)能力，否則將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行管理不善，問(wèn)題多多。圖1水系統(tǒng)流程圖參考文獻(xiàn)[1]田剛,李曉東,陳申迅.水源熱泵在空調(diào)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）,2004.20(2):230-233[2]陳超,倪真,李小軍,等.住宅建筑中閉式水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用研究.暖通空調(diào)，2004.34(6):72-77[3]薛玉偉,李新國(guó),趙軍,等.地下水水源熱泵的水源問(wèn)題研究.能源工程，2003(2):10-13[4]鄔小波.地下含水層儲(chǔ)能和地下水源熱泵系統(tǒng)中回路與回灌技術(shù)現(xiàn)狀.暖通空調(diào),2004.34(1):19-23[5]張群力,王晉.地源和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