水源热泵中央空调节能改造

邓文宗

（广州市惠爱医院 广东广州 510370）

水源热泵中央空调节能改造

邓文宗

（广州市惠爱医院 广东广州 510370）

社会经济发展，人类活动对能源需求的依赖度越来越大，节能环保已经是人类发展的重要课题。传统中央空调系统主要为电力制冷，系统不但设计复杂，并且能源浪费严重；而水源热泵中央空调系统，合理的利用水源热泵的能源交换和变频技术，达到节能环保的目的。

水源热泵；中央空调；节能环保

1 水源热泵系统分析

水源热泵系统的设计，主要是根据地球水源，通过吸收大量太阳辐射能量，将水源温度维持在一定温度内的原理。通过系统的设计，以地下水作为降温或者升温的主要资源，即在夏季温度较高时通过空调系统将建筑内的热量释放到水源内，因为水源温度比较低，可以有效的将热量吸收。如选用水源热泵系统，一般情况下每消耗1kW的能量，用户可以从中得到4kW以上的热量或者制冷量，调节温度的效果更好[1]。水源热泵在中央空调系统设计中的应用，可以有效改变空调系统运行的传统方式，在保证为人们提供所需功能的基础上，降低能源的使用，达到节能环保的目的。

2 水源热泵中央空调节能设计实例分析

2.1 工程概述

广州市惠爱医院住院部大楼为例，住院部大楼共设800个病床位，共有12层，总建筑面积大约为16350m2。中央空调作用面积为整个住院部大楼，建筑主朝向向南，并且南与西两个方向采取玻璃幕墙设计，外围护结构保温，外窗为断热铝合金中控玻璃。

2.2 方案设计

2.2.1 系统设计

确定建筑空调系统方式为集中空调系统，其中水系统方式为一次泵定流量冷冻水系统以及一次泵变流量深井水系统两种，而空调水管道系统方式双管异程，其中8层以上为双管同程[2]。建筑主要房间空调风系统形式为测送下回，末端系统方式为风机盘管加独立新风系统48250m2。

2.2.2 热冷负荷计算

建筑工程空调作用面积为16350m2，空调计算冷负荷为1825kW，热负荷为1628kW，空调冷指标为60.2W/m2，空调热指标为53.5W/m2，空调设备电气安装容量为1826.2kW，空调通风设备电气安装容量指标为20.3W/m2。

3 实施措施

经实际检测得出本地地下水温情况：夏季为16℃，为满足建筑使用实际需求，中央空调系统设计在夏季需要提供6～12℃冷冻水。夏季井水工矿制冷冻水，进出温度分别为16与7℃，井水进出水温分别为26与38℃，主要由2台型号为LSBLGR-1400M满液式半封闭螺杆水源热泵机组。相关制冷量为2048kW，功率为512kW，EER=5.58；机组夏季2台并联运行，通过测试可以得出夏季地下水温为9℃。

夏季释放热量：Qs=（2048+512）×2=4508（2台机组）

夏季水量：Gs=4508×0.86/9=430.8m3/h

系统设计抽水泵3台，其中单井出水量在125m3/h以上，能够完全满足回流，设计循环水泵为5台。另外，空调循环水泵流量应该大于250m3/h，扬程为35m，功率为30kW，夏季2用1备。而深井潜水泵要求流量为160m3/h，扬程为40m，功率为30kW。全年制冷季节时间按照120d，全天12h计算，并且将季节调节系数定为0.6，使用系数同样为0.6，市场电价确定为公益事业电价0.95元/kW·h。则全年费用为512×2×0.6kW×120d×12h×0.95=840499.2元。

4 节能改造

对系统进行变频器节能改造，即在原工频系统基础上进行改装，利用变频器、PLC、人机界面、数模转换模块、温度模块以及人机界面等有机结合，形成温差闭环自动化控制系统化，对水泵输出流量进行调节控制，提高节能的有效性。系统原有5台冷却水泵，通过同一母管并联循环向生产设备供水，夏季实际负荷运行较高时3用2备。对其进行变频器改造，选择用4个温度变送器，2个PID温差控制器与2台变频器组成两套完整的温差闭环控制系统，完成对冷却水出水、回水温度的控制，保证冷却水泵的水速可以随着热负载的变化而变化。其中系统中1#～3#冷却水泵共用1台变频器并单独装柜，实现1拖3控制；4#～5#冷却水泵共用一台变频器并单独装柜，实现1拖2控制。并在此基础上对电路进行设计，保证每套系统控制都能够实现手动、自动、变频以及工频之间的转换，而两套冷却水系统则能够单独完成工频与变频运行。

进行变频改造后，降低水泵、送风机能耗40%左右，并对主机运行环境进行了优化，确保主机能够保持较高的效率运行，降低主机能耗6%～12%，整体节能效果达到了13%～26%。水源热泵中央空调系统较之传统空调设计具有一定的优势，而对其进行变频节能改造，可以在原有基础上对整个机组进行完善，不断提高设备的运行效率，降低主机能耗，能够更有效的提升节约能源的应用。

5 结语

水源热泵中央空调系统是空调设计中的比较节能的方案之一，可以通过对地下水能源交换的利用，满足建筑内供暖以及制冷的需求，真正实现节能环保的目的。

[1]田亚雷.地下水源热泵采暖及与集中供热采暖的比较[J].河北工业科技,2011(02):59-60.

[2]朱森.水源热泵技术在供热中央空调中的应用 [J].科技资讯, 2011(12):32-33.

[3]李芳,潘莉,张明圣.水源热泵系统的经济运行及评价指标[J].制冷与空调,2011(05):21-22.

邓文宗（1979-），男，广东广州，工程硕士，研究方向：电气工程。