摘 要：隨著環(huán)保要求的提高和能源的匱乏，環(huán)保節(jié)能型空調(diào)的應(yīng)用越來越迫切。此前曾經(jīng)完成的一大批普通的空調(diào)工程都不能適應(yīng)節(jié)能環(huán)保的要求，本文就某大廈用地水源熱泵系統(tǒng)替代蒸汽吸收式制冷空調(diào)系統(tǒng)的改造進行了研究和探索。

關(guān)鍵詞：地水源熱泵 空氣調(diào)節(jié) 節(jié)能環(huán)保

中圖分類號：TU831.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0071-01

某大廈總建筑面積為38986 m2，裙房1～3層共12174 m2；4層1677 m2；標(biāo)準(zhǔn)層5～27層共25136 m2；有標(biāo)準(zhǔn)客房174間。原設(shè)計選用三臺（兩用一備）1450 kW蒸汽溴化鋰機組實現(xiàn)夏季制冷空調(diào)，冬季采用蒸汽鍋爐供暖，同時蒸汽鍋爐一年四季供應(yīng)客房和餐廳的生活熱水，熱水需求量約每天80 t。空調(diào)冷負荷為3200 kW。從環(huán)保和節(jié)能的角度，需要對冷熱源進行改造，地水源熱泵系統(tǒng)是首選。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 地水源熱泵空調(diào)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢

我國地水源熱泵從技術(shù)引進到大規(guī)模推廣，發(fā)展了十余年。近幾年來，能源短缺，價格猛漲，國家大力支持地源熱泵的發(fā)展，并在政策上給予優(yōu)惠。1997年我國科學(xué)技術(shù)部和美國能源部簽署政府合作協(xié)議共同開發(fā)和推廣地源熱泵技術(shù)。我國的空調(diào)界在我國科技部和美國能源部的直接指導(dǎo)和幫助下，從國外引進了最先進的地源熱泵技術(shù)，并結(jié)合我國的氣候、水文地質(zhì)、經(jīng)濟水平、生活習(xí)慣，進行了創(chuàng)新和優(yōu)化，開發(fā)出了一系列適合我國國情的地源熱泵系統(tǒng)產(chǎn)品，供熱制冷效果符合國家標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在地源熱泵技術(shù)已成為供暖制冷領(lǐng)域利用可再生能源實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、供熱費用低廉的重要技術(shù)手段。

到2008年年底，全國大多數(shù)省市區(qū)都在推廣地源熱泵技術(shù)。2005年我國地源熱泵應(yīng)用面積3000萬平方米，2007年應(yīng)用面積7000萬平方米，地源熱泵系統(tǒng)在城市示范工程中單體規(guī)模達80萬平方米。年銷售額已超過72億元，并且每年以20%以上的速度增長。

1.2 本項目研究開發(fā)的可行性

位于海安縣某大廈原有的空調(diào)系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的溴化鋰制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)的冷熱源的組成為：制冷機組、鍋爐、冷卻塔，具有能耗高、有排煙、有噪聲污染、有較多的廢棄物、需要較大的設(shè)備及耗材廢料堆積場所、制冷運行時冷卻要消耗水資源等缺點。

地水源熱泵是利用地下地表水作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。供熱時不需要燃煤鍋爐房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染和水資源消耗。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵。有利于保護環(huán)境。

擬采用的地水源熱泵機組利用地下水的溫度冬季比環(huán)境空氣的溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高；夏季水體的溫度比環(huán)境空氣溫度低，制冷時的冷凝溫度降低，冷卻效果好于原來的冷卻塔式，機組效率提高。根據(jù)美國環(huán)保署EPA的測算，設(shè)計安裝良好的水源熱泵，可以節(jié)約40%的供熱制冷空調(diào)的運行費用。同時可以提供生活熱水，尤其是夏季，利用回?zé)崂孟到y(tǒng)，生活熱水消耗的熱量，全是需要排放的廢熱。節(jié)能效果明顯。

地下水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動范圍遠遠小于空氣溫度的波動，使得制冷熱泵機組運行穩(wěn)定可靠；系統(tǒng)組成簡單，部件和熱交換的環(huán)節(jié)少，機組運行簡單可靠，運行時的值班人員數(shù)量和素質(zhì)可以大幅度降低，維護費用低，機組壽命長。經(jīng)濟效益好。據(jù)了解海安地下120～140 m的水層常年水溫19 °C，該層水源十分豐富，但含氯較高，近似于海水，其它的開發(fā)利用價值較低，完全可以用來為水源熱泵提供能源。

大廈周邊的可以鉆井的綠化帶周長約1400 m，完全可以滿足空調(diào)改造用水的鉆井需要。

大廈配電室原有兩臺1000 kVA的變壓器，可以同時投入使用，用電負荷能夠滿足改造后水源熱泵的需要。

2 改造方案

2.1 與水利部門協(xié)調(diào)，對大廈周邊的地下水資源的情況進行研究，找出可以用來制冷和制熱的地下水層

開挖該可以抽取和回灌的水井，安裝水泵，用合適的管道把地下水送入機房進行熱交換后再通過合適的管道送到回灌井，用適當(dāng)?shù)幕毓噢k法回灌。對現(xiàn)有的空調(diào)系統(tǒng)進行更換，選擇合適的水源熱泵機組取代現(xiàn)有的溴化鋰制冷機組。對電氣系統(tǒng)進行相應(yīng)的改造。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

對地下水質(zhì)進行研究，找到合適的水源；選擇合適的取水和回灌方法；選擇合適的制冷制熱機組和合適的供水回水材料；對熱水系統(tǒng)進行全面設(shè)計；對電氣系統(tǒng)進行合理的改造。

2.3 技術(shù)創(chuàng)新之處

大規(guī)模的地?zé)崂迷诤０驳貐^(qū)尚無先例；抽水及100%回灌技術(shù)在國內(nèi)的水源熱泵行業(yè)還屬于疑難問題，要根據(jù)各地的具體情況進行研究；采用廢熱回收進行夏季的生活熱水的生產(chǎn)是節(jié)能環(huán)保的一個新方法；據(jù)了解海安當(dāng)?shù)氐牡叵滤愃朴诤Ｋ?，此類水源用來作為制冷和采暖的水源，也是一個新的課題，無論是材料還是機組都要進行細致的研究和改進后才能使用。

2.4 主要技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟指標(biāo)

技術(shù)指標(biāo)：采用水源熱泵機組，為大廈提供冷熱源，提供生活熱水。其中冷源：3200 kW，熱源2800 kW，50 °C生活熱水每天80 t。機組功耗不大于900 kW，制冷時能效比不小于4.6，制熱時能效比不小于5.8。

經(jīng)濟指標(biāo)：節(jié)約能源不小于30%，節(jié)省空調(diào)運行費用不小于40%，節(jié)約1000 m2的鍋爐房用地，節(jié)約120 m2的地下設(shè)備用房。

3 具體實施

3.1 地下水系統(tǒng)

地下水鉆探水源分析—水井開挖—抽水和回灌試驗—水管材料選擇—檢查井砌筑—管溝開挖—管線安裝—水泵安裝—回灌方法研究—試壓沖洗—地下水系統(tǒng)調(diào)試—系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試—交驗。

3.2 水源熱泵機組系統(tǒng)

負荷計算—方案選擇—方案論證—圖紙設(shè)計—圖紙會審—協(xié)作單位選擇合同簽訂—進場安裝設(shè)備—單機試運轉(zhuǎn)—系統(tǒng)聯(lián)合運轉(zhuǎn)調(diào)試—交驗。

3.3 電氣系統(tǒng)

原有系統(tǒng)勘查—改造方案選擇—方案論證—方案設(shè)計—方案實施協(xié)作單位選擇合同簽訂—方案實施—檢查驗收—與設(shè)備連接—絕緣和接地搖測—點動試機—單機試運轉(zhuǎn)—聯(lián)合運轉(zhuǎn)調(diào)試—驗收。

在冬季時把溴化鋰制冷機組拆除，安裝地水源熱泵機。系統(tǒng)聯(lián)合運轉(zhuǎn)完成驗收后，舊有的鍋爐房、采暖熱交換系統(tǒng)、生活熱水熱交換系統(tǒng)拆除。

4 結(jié)果

大廈空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過4個月改造完成，開挖150 m深的水井15口（3口供水井，12回水井）。采取兩臺1600 kW的海水源熱泵型制冷機替代了原有的溴化鋰吸收式制冷機和鍋爐。消除了污染，節(jié)約機房120 m2，大廈空調(diào)采暖的費用也從原來0.32元/平米.日降到0.20元/平米·日，節(jié)約能耗約40%。

參考文獻

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