水源热泵多联机空调系统的应用探讨

徐中干 焦丹

摘 要：以淳安千岛湖某办事大楼空调设计选型为例，探讨了水源热泵多联机空调系统的应用，水源热泵多联机空调系统以其节能及舒适性等特点，在市场空间所占份额快速增长，具有较广的前景和发展。

关键词： 水源热泵多联机； 空调系统设计；空调节能

0 、引言

环境污染和能源危机已成为威胁人类生存的头等大事，因此节约能源、充分利用可再生能源已是大势所趋，在这种情况下，以环保和节能为主要特征的“绿色”空调系统，应运而生。《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015中4.2.1条规定在技术经济合理的情况下，冷、热源宜利用浅层地能、太阳能、风能等可再生能源[1]。从90年代，水源热泵多联机系统以舒适性、节能性等优点在我国很多地区得到较好发展，尤其在江浙沪水系较发达地区，应用比较广泛。

1、水源热泵多联机工作原理

水源热泵多联机空调系统以水作为冷热源的多联机空调系统，由冷却侧水系统、主机和室内机组成。冷却侧水系统与常规水环热泵系统类似，采用水作为能源传递介质。室内机组与风冷式多联系完全相同，采用制冷剂作为能量输配介质[2] 。

水源多联机的室内机是普通的制冷剂直接蒸发式室内机，在室内机里流动的是制冷剂；水源多联机主机是将传统的风冷换热器改为水冷换热器，一般采用的是板式换热器或套管换热器。水源多联机是从室内侧通过制冷剂吸收空气中的热量（与普通风冷多联式空调相同），经由制冷剂传递到水源多联机主机，在主机换热器里将热量传递给水（这个过程和普通水源热泵相同），从而达到室内侧制冷降温的目的。室内侧制热是利用四通换向阀来改变制冷剂的流向，是从主机换热器的水中吸取热量，通过制冷剂传递到室内机内向空气放热，从而达到制热的目的[3][4]。

2、项目概况

该项目位于淳安县城内，由1号主楼、2号办事大楼两栋组成，主楼最高18层，其中地上17层，地下1层，建筑面积27176平方米，总高62.9米，属一类建筑。2号办事大楼地上4层，地下1层，总建筑面积4404平方米，总高度19.7米。项目靠近千岛湖，有丰富的水资源，水温常年维持在恒定的范围内。

图1 项目效果图

3、空调形式的选择与设计

3.1与传统风冷的比较

与传统风冷热泵相比，水源热泵多联机空调系统具有外机安装位置选择相对灵活，可安装于任何角落或吊顶内，即使冬季室外温度较低，外机制热效率仍不会减小，并且不同系统可以在水侧的热回收，节能减排，冬季并不需要除霜运转，舒适度较高等特点，具体对比如表1所示。

表1 水源热泵多联机与风冷热泵对比

3.2水源选择

水源系统的水量、水温、水质和供水稳定性是影响水源热泵系统运行效果的重要因素。应用水源热泵时，对水源系统的原则要求为水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定。

该办事大楼项目靠近千岛湖，有丰富的水资源，水温常年维持在恒定的范围内。千岛湖深水滞温层常年保持10℃左右，特别适合水源热泵系统需要；湖水水质稳定在国家1类地面水标准，进行简单的微过滤处理，即可达到饮用水标准，在换热过程中，对管道的腐蚀和结垢影响很小，大大延长管道系统和换热系统的使用壽命[5]。

3.3空调设计方案

结合该项目天然环境资源的优势及传统多联机的优点，从建筑节能和空调舒适性两方面结合考虑，该项目的两栋大楼均设计水冷多联机组，每栋楼的空调水系统分开独立，1号大楼的办公区设计水冷多联式中央空调，大开间区域设计整体式高静压水源热泵，独立房间的区域设计小型分体式低静压水源热泵，2号楼以大空间功能大厅功能居多，设计整体式高静压水源热泵，小部分办公室设计分体式低静压水源热泵。

本设计方案的所有空调设备均置于室内吊顶中，不影响整个建筑的外观和外立面。水冷多联中央空调采用湖水作为整套中央空调系统的冷量或热量的传输媒介，换热效率高，大约比风冷式空调系统节能35%左右，符合当前节能减排国家政策。水冷多联中央空调可同时实现冷暖空调模式或一年四季的制冷与供暖切换，舒适性好，空调效果优良，尤其在春秋过渡季节，节能效果更加显著。

4、该项目空调的运行策略

春秋季节：在淳安县，春秋季节里室内外气温相差不大，但有些区域或者房间仍然需要空调，此时间段，采用传统中央空调就需要将整台大型中央空调主机开启运行，不仅存在耗电的浪费，而且大型空调主机在较小的部分空调负荷下运行，时开时停，严重影响大型设备的运行寿命。而分散式水冷多联中央空调此时发挥了空调的灵活性，根据运行需要开启空调机组，水泵根据循环水温自动启停，既不影响空调设备的使用寿命，又可以实现随时随地空调。

在夏季：水冷多联中央空调完全肩负制冷任务，而此时的千岛湖水利用循环水的高效蒸发散热，将室内的大量热能带出室外，标准状态下的空气定容比热容为0.717 kJ/（kg*K），水的比热是4.2 kJ/（kg*K），即从理论上计算，采用水冷多联中央空调是风冷热泵中央空调效率的5.86倍。

在冬季：水冷多联中央空调可以将建筑体内的灯光、电器、外墙得热等余热全部回收到中央空调系统中，从而充分利用回收热能进行采暖，节省电能。

5、结语

本文通过淳安千岛湖某办事大楼的水源热泵多联机空调系统应用实例，为江浙水系发达地区大型建筑的空调形式推广应用，提供参考。

水源热泵多联机空调可充分利用可再生能源，通过冷却循环水系统将多联机主机的热量带走，在夏季具有节能优势，且在过渡季可进行热回收，适用于具有适用于空调负荷较大 ，或水源丰富地区，水源热泵将会有更广的前景和发展。

参考文献 ：

[1]中华人民共和国国家标准GB50189-2015公共建筑节能设计标准 [S].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2]水源热泵多联机空调系统具有竞争力—访清华大学建筑学院建筑科学系教授石文星[Z] . 供热制冷 2012.04.

[3]水源多联机技术与市场发展蓝皮书 [Z].2014：9-10.

[4]蒋能照，刘道平，寿炜炜，等 . 水源 ？ 地源 ？ 水环热泵. 空调技术及应用 [M]. 北京：机械工业出版社，2007：104-106

[5] 陈广鹏.浅议地表水水源热泵系统在千岛湖景区的运用[J].民营科技， 2001，12：71-73.