導(dǎo)語：花園水源熱泵空調(diào)管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：詳細(xì)介紹了武漢香榭里花園水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并指出了抽水、回灌井設(shè)計(jì)，水源熱泵機(jī)組選用的技術(shù)要點(diǎn)，并結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況分析了其節(jié)能和環(huán)保效益。

關(guān)鍵詞：地下水水源熱泵節(jié)能

武漢香榭里花園位于武漢市漢口香港路中段，是武漢市地稅局開發(fā)建設(shè)的職工自用住宅小區(qū)，整個(gè)小區(qū)占地17畝，東西方向長(zhǎng)約140m，南北方向長(zhǎng)約100m，臨街有幢70年代興建的8層住宅樓，長(zhǎng)度約60m。小區(qū)由三幢13層的小高層住宅圍合而成，總建筑面積為40856m2,其中1號(hào)樓1單元1~7層為辦公用房，辦公用房建筑面積2856m2。小區(qū)建筑高度40M，共有住戶188戶。

本工程98年開始設(shè)計(jì)，2000年開始動(dòng)工興建，2002年11月竣工投入使用，現(xiàn)已使用一個(gè)完整的空調(diào)制冷供暖季，使用效果良好，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。

1．設(shè)計(jì)參數(shù)

空調(diào)室外設(shè)計(jì)參數(shù)按《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ19-87，2001版）武漢地區(qū)氣象參數(shù)選取，室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)按表1選取。根據(jù)室內(nèi)外設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算出的室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷如下：1號(hào)樓（綜合樓）空調(diào)冷負(fù)荷1164.6Kw，熱負(fù)荷931.7Kw；2號(hào)住宅樓空調(diào)冷負(fù)荷1058.4Kw，熱負(fù)荷846.8Kw；3號(hào)住宅樓空調(diào)冷負(fù)荷1464Kw，熱負(fù)荷1171.2Kw?？照{(diào)總冷負(fù)荷3687Kw，熱負(fù)荷2950Kw。

表1空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)序號(hào)

名稱

夏季

冬季

溫度（℃）

相對(duì)濕度（%）

溫度（℃）

相對(duì)濕度（%）

1

辦公

26

60%

20℃

40%

2

客廳

27

65%

20℃

40%

3

餐廳

27

65%

20℃

40%

4

臥室

26

65%

20℃

40%

2．空調(diào)冷熱源

該場(chǎng)地位于長(zhǎng)江一級(jí)堆積階地中部，地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高20.5m，根據(jù)場(chǎng)地巖土工程勘察報(bào)告和武漢地質(zhì)工程勘察院2001年4月編制的“試驗(yàn)井水文地質(zhì)報(bào)告”可知，場(chǎng)地內(nèi)賦存豐富的地下承壓水，開發(fā)利用條件極好，具備使用水源熱泵的條件。

2.1場(chǎng)地水文地質(zhì)條件和主要含水層水文地質(zhì)參數(shù)

場(chǎng)地地層為第四系全新系統(tǒng)沖積層，為一元結(jié)構(gòu)，自上而下分布為：雜填土，深度0~1.6m；淤泥質(zhì)粘土，深度1.6~14.0m；淤泥質(zhì)粉砂，深度14.0~17.0m；粉細(xì)砂，深度17.0~35.0m；屬弱透水層，厚度18m；細(xì)砂，深度35.0~40.0m,主要含水層，層厚5m；含礫中粗砂，深度40.0~43.0m，礫徑一般為0.5~1.0cm，主要含水層，層厚3m；砂礫石，深度43.0~46.0m，以礫石為主，礫徑一般為1.0~5.0cm，最大達(dá)12cm，磨園度好，主要含水層，層厚3m；含礫粘土巖，深度46.0~47.0m，礫石大小混雜，以石英巖、石英砂巖為主，次為火遂石、硅質(zhì)巖，為隔水層。因此，場(chǎng)地含水層總厚度為29m，其中主要含水層厚度為11m，分布在中下部。

2001年4月測(cè)得地下靜止水位標(biāo)高為17.8m（從井口標(biāo)高21.0m算起埋深3.2m），含水層頂板標(biāo)高3.5m，因此，地下水的類型為承壓水，承壓水頭高度為14.3m。抽水試驗(yàn)系單井抽水試驗(yàn)，當(dāng)用QJ-5/24型深井潛水泵抽出水量1200m3/d時(shí)，5分鐘后地下水位基本穩(wěn)定于標(biāo)高14.7m處，水位下降值3.1m，水位穩(wěn)定時(shí)間24小時(shí)。經(jīng)過計(jì)算，水文地質(zhì)參數(shù)為：滲透系數(shù)K值為14.55m/d，影響半徑尺值為118.33m。

地下水為無色、無味、無肉眼可見物，實(shí)測(cè)水溫為18.5℃，經(jīng)水質(zhì)分析，地下水水化學(xué)類型屬重碳酸鈣型水，PH值為7.2，總礦化度980.75mg/l，總硬度535.12mg/l，屬中等礦化極硬水?？傝F（Fe）含量為16mg/l，其中Fe2+含量為15.8mg/l，Mn含量為0.44mg./l，CL-含量為84.72mg/l。不經(jīng)過專門處理，不適宜飲用和生活洗滌用。

2.2抽水井和回灌井設(shè)計(jì)

抽水井、回灌井的布置及設(shè)計(jì)必須根據(jù)場(chǎng)地環(huán)境條件進(jìn)行，在保證水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)地下水長(zhǎng)期穩(wěn)定使用的前提下，又不致造成地下水利用期間地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)。經(jīng)過計(jì)算機(jī)和水源冷熱水空調(diào)機(jī)組的選型，地下水開采量必須達(dá)到滿足高峰空調(diào)負(fù)荷的3000m3/d。根據(jù)此用水量和試驗(yàn)井抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，抽水井設(shè)計(jì)為三口，每口井水量1000m3/d,三口井三角形布設(shè)，間距80~120m，回灌井五口，每口井回灌水量600m3/d，總回灌水量3000m3/d，五口井呈梅花形布置，井間距最小大于40m。當(dāng)三口抽水井與五口回灌井同時(shí)工作時(shí)，即抽取的地下水經(jīng)水源熱泵機(jī)組利用后全部回灌入五口回灌井時(shí)，經(jīng)電子計(jì)算機(jī)專用程序計(jì)算后，并繪制出抽水井和回灌井同時(shí)工作狀態(tài)下水位等值線圖顯示，場(chǎng)地東側(cè)基本沒有變化（變化小于0.5m），場(chǎng)地南側(cè)地下水水位有不到1.0m的沉降，大部分場(chǎng)地的地面沉降均小于0.5cm，只有場(chǎng)地南側(cè)地面沉降有1.0cm。大部分場(chǎng)地（包括原有8層住宅樓）不均勻沉降小于0.2‰，不會(huì)產(chǎn)生不良地質(zhì)現(xiàn)象或影響建筑物的正常使用。地下水的開采與回灌設(shè)計(jì)由武漢地質(zhì)工程勘察院進(jìn)行，并由湖北省深基坑工程咨詢審查專家委員會(huì)進(jìn)行了咨詢審查，設(shè)計(jì)方案得到了確認(rèn)和通過。

抽水井的井結(jié)構(gòu)為：井孔深度47.0m，孔徑500mm，井管直徑273mm，井管為壁厚8.0mm的無縫鋼管，管與管采用對(duì)口焊接，井管下置深度47.0m，自上而下0~23.0m為實(shí)管，23.0~46.0m為過濾管，46.0~47.0m為沉淀管。井管與井孔均必須圓直，井管下入井孔時(shí)，井管必須有找中器，管底必須用鋼板焊死，井孔與井管間從下而上回填標(biāo)準(zhǔn)礫砂（粒徑2~3mm）至深度18.0m處，再用干粘土球填至地面。采用包網(wǎng)填礫過濾器，過濾管在深度23.0m處與實(shí)管連接，過濾管表面由梅花形孔眼排列而成，過濾管表面必須均勻地焊縱向墊筋17根，墊筋外面用3層60目尼龍網(wǎng)扎牢（取水時(shí)要求地下水含砂量小于二十萬分之一）抽水井施工完畢后必須洗井直至水清砂凈，方可用水泵進(jìn)行抽水，每口井均必須經(jīng)過抽水試驗(yàn)和試運(yùn)行，方可正式投入使用。

回灌井的井結(jié)構(gòu)為：井孔深度47.0m，孔徑500mm，井管直徑273mm，井管為壁厚8.0mm的無縫鋼管，管與管間采用對(duì)口焊接，井管下置深度47.0m。井管從孔口算起0~34.0m為實(shí)管，34.0~6.0m為回灌過濾管，46.0~47.0為沉淀管，沉淀管底部用鋼板焊死。井管與井孔間從下而上，回填標(biāo)準(zhǔn)礫砂（粒徑2~5mm）到深度21.0m處，兩用干粘土球填至深度10.0m處，最后用水下澆注法將水灰比為0.45的純水泥漿澆注至孔口。采用纏絲包網(wǎng)填礫過濾管，過濾管在深度34.0m處與實(shí)管連接。過濾管的孔眼排列，孔徑數(shù)量和孔隙率與抽水井的過濾管相同。過濾管表面焊接縱向墊筋的直徑、材料、數(shù)量也與抽水井的過濾管相同，回灌井施工完畢后必須立即洗井，直至水清砂凈，接著進(jìn)行回灌水試驗(yàn)和試運(yùn)行，并提出相應(yīng)資料，方可投入使用。

為保證隨時(shí)掌握地下水的使用和變化情況，還應(yīng)該設(shè)置專門的水位觀測(cè)井或利用抽水井與回灌井進(jìn)行水位觀測(cè)。抽水井與回灌井的科學(xué)設(shè)計(jì)和合理分布直接影響到水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，必須找有資質(zhì)的專業(yè)水文地質(zhì)部門進(jìn)行設(shè)計(jì)，鑿井施工也必須嚴(yán)格按《供水管井設(shè)計(jì)施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GJJ10-86）執(zhí)行，以確保成井的質(zhì)量。

2.3水源冷熱水機(jī)組選用

地下水在夏季和冬季的實(shí)際需要量，與空調(diào)系統(tǒng)選擇的水源冷熱水機(jī)組性能、地下水溫度、建筑物內(nèi)循環(huán)溫度和冷熱負(fù)荷以及熱交換器的型式、水泵能耗等有密切關(guān)系。電腦軟件選型分析及實(shí)際工程使用結(jié)果表明地下水使用溫差較大時(shí)，水源冷熱水機(jī)組的能效比較高，地下水的使用量較小，其配套井水泵的功率也較小。因此，在實(shí)際選用水源熱泵系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡可能加大地下水的使用溫差，減少地下水用量，這對(duì)提高水源熱泵系統(tǒng)的能效比和減少地下水量的開采，保護(hù)水資源都是極為重要的，如此合理高效地利用地下水資源才能產(chǎn)生最好的節(jié)能環(huán)保效益。經(jīng)過多方技術(shù)論證，設(shè)計(jì)中最后選用意大利克萊門特公司生產(chǎn)的BE/SRHH/D2702型水—水螺桿冷熱水機(jī)組3臺(tái)，因地下水氯離子含量偏高（84.72mg/l），為防止水源冷熱水機(jī)組被腐蝕和泥沙堵塞，地下水抽取后先進(jìn)入板式換熱器，設(shè)計(jì)中選用的板式換熱器為阿法拉伐公司的M15-EFG8型板式換熱器。板式換熱器采用小溫差（對(duì)數(shù)溫差2K）設(shè)計(jì)，制冷時(shí)地下水進(jìn)/出口溫度為18/32℃，進(jìn)入機(jī)組溫度為20/34℃；制熱時(shí)，地下水進(jìn)/出口溫度為18/10℃，進(jìn)入機(jī)組溫度為16/8℃，每臺(tái)機(jī)組地下水冬夏季的使用量均為80m3/h。采用板式熱交換器間接換熱，水源冷熱水機(jī)組的能效比約降低5%左右，但能保護(hù)機(jī)組穩(wěn)定正常運(yùn)行，提高機(jī)組的使用壽命。

3．空調(diào)系統(tǒng)形式

水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)水環(huán)路的設(shè)計(jì)與常規(guī)冷水機(jī)組水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)略有差異，必須根據(jù)各生產(chǎn)廠家的技術(shù)要求進(jìn)行考慮。用戶側(cè)及地下水側(cè)空調(diào)循環(huán)水泵與水源冷熱水機(jī)組均采用先并后串的方式，循環(huán)水泵既可與冷熱水機(jī)組實(shí)現(xiàn)“一對(duì)一”供水，又可互相調(diào)節(jié)互為備用。對(duì)于水源冷熱水機(jī)組來說其實(shí)現(xiàn)夏冬季節(jié)制冷供暖的轉(zhuǎn)換，是通過水路系統(tǒng)閥門的轉(zhuǎn)換來進(jìn)行的，夏季用戶側(cè)通過蒸發(fā)器回路供應(yīng)冷凍水，冬季用戶側(cè)則通過冷凝器回路供應(yīng)供暖熱水。因此夏冬季節(jié)水環(huán)路轉(zhuǎn)換閥最好采用調(diào)節(jié)靈活、性能可靠的電動(dòng)閥，采用普通蝶閥時(shí)也一定要采用關(guān)斷靈活、密閉性好的閥門。地下水井抽水泵可采用深井潛水泵，潛水泵下放深度應(yīng)在動(dòng)水位之下5m處，安裝要平穩(wěn)，泵體要居中。一般依據(jù)井管內(nèi)徑、流量和揚(yáng)程要求，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的樣本選配合適的水泵，再根據(jù)所需電功率選擇電機(jī)及配套電纜。潛水泵的揚(yáng)程應(yīng)包括井內(nèi)動(dòng)水位至機(jī)房地面高度，管道及板式換熱器阻力，水泵管道阻力及回灌余壓。地下水回灌管道設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)各回灌井的距離進(jìn)行阻力平衡計(jì)算，以保證各灌井流量的均衡。

空調(diào)室外水環(huán)路和室內(nèi)立管均采用機(jī)械密閉同程式系統(tǒng)，每個(gè)戶型由上至下均設(shè)有空調(diào)供回水管井，下供上回，戶內(nèi)空調(diào)水管路為異程式。每戶供水管上設(shè)有分戶計(jì)量裝置，回水管上設(shè)有流量平衡閥。戶內(nèi)空調(diào)末端設(shè)備均為臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管，根據(jù)裝修布置情況頂送頂回或側(cè)送底回。風(fēng)機(jī)盤管及戶內(nèi)連接水管的布置均根據(jù)戶型設(shè)置情況盡量利用走道、進(jìn)門過道，衛(wèi)生間、廚房等對(duì)房間使用功能影響較小的位置，做到隱蔽、美觀并與室內(nèi)裝修融為一體?？照{(diào)室內(nèi)供回水管保溫采用難燃橡塑管套，室外空調(diào)供回水水管采用聚氨脂現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡保溫直埋管，并作五層防水防腐保護(hù)層和玻璃鋼護(hù)殼，穿越馬路的直埋管增設(shè)鋼套管，并保證埋設(shè)深度在1m以上。

4．空調(diào)自控及減振

克萊門特水源冷熱水機(jī)組采用CVM300電腦微處理器，功能齊全，可自動(dòng)調(diào)溫，調(diào)節(jié)流量、故障報(bào)警、記錄及自診斷功能，可進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無人值守。多機(jī)控制系統(tǒng)除具備單機(jī)自動(dòng)化配置及功能外，還具備顯示多機(jī)組運(yùn)行情況，根據(jù)回水溫度電腦自動(dòng)判斷空調(diào)系統(tǒng)是部分機(jī)組運(yùn)行還是全部機(jī)組運(yùn)行。機(jī)組根據(jù)負(fù)荷側(cè)回水溫度進(jìn)行邏輯計(jì)算，控制機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)及啟停機(jī)，每臺(tái)機(jī)組采用無級(jí)能量調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)組的高效節(jié)能運(yùn)行。機(jī)組還具備控制多臺(tái)壓縮機(jī)的均衡運(yùn)行功能，能控制調(diào)整每臺(tái)壓縮機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，確保壓縮機(jī)的長(zhǎng)期高效運(yùn)行。

水源冷熱水機(jī)組壓縮機(jī)的下面設(shè)置彈簧減振器，減振效率在85%以上，即振動(dòng)傳遞率小于0.15，降低了機(jī)組的振動(dòng)及系統(tǒng)的振動(dòng)，從而降低了機(jī)組的運(yùn)行噪聲?？照{(diào)水泵、機(jī)組進(jìn)出口均采用橡膠接頭軟性連接，冷水機(jī)房?jī)?nèi)的空調(diào)水管均采用減振支吊架，避免因機(jī)組、水泵及管徑系統(tǒng)的振動(dòng)而產(chǎn)生的噪聲。

5．設(shè)計(jì)總結(jié)

香榭里花園水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)于2002年11月竣工投入使用，經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試和一個(gè)完整的空調(diào)制冷供暖季運(yùn)行檢驗(yàn)，空調(diào)使用效果良好，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。對(duì)今年6、7月份中央空調(diào)用電的運(yùn)行記錄進(jìn)行分析，可以看到6月份日均用電量為4970Kw，按小區(qū)建筑面積40856m2計(jì)算，每平方米建筑面積空調(diào)耗電0.122Kw/d，電費(fèi)支出0.064元/d；7月份因連續(xù)高溫日均用電量略有上升，達(dá)到6342Kw，每平方米建筑面積空調(diào)耗電0.155Kw/d，電費(fèi)支出0.082元/d。以戶均面積200m2計(jì)，一戶日均空調(diào)電費(fèi)支出為12.8元，月支出為384元，相當(dāng)于一臺(tái)2匹空調(diào)的費(fèi)用支出，可以看出其運(yùn)行費(fèi)用是很低的，既低于常規(guī)冷水機(jī)組中央空調(diào)系統(tǒng)，更低于戶式中央空調(diào)系統(tǒng)。進(jìn)一步的分析可以看到，水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用之所以如此低廉，除水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)較常規(guī)冷水機(jī)組中央空調(diào)系統(tǒng)能源利用效率高，中央空調(diào)系統(tǒng)在大面積居住小區(qū)中使用較戶式中央空調(diào)具有更大的負(fù)荷調(diào)節(jié)性和節(jié)能性，居住小區(qū)面積越大其用戶空調(diào)的同時(shí)使用率就越低，其負(fù)荷的參差性就越大，中央空調(diào)系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間就越短，其優(yōu)越性和節(jié)能性就越顯著。按以上6、7月份的運(yùn)行數(shù)據(jù)折算，6月份的中央空調(diào)系統(tǒng)每天滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間為5.24小時(shí)，7月份的每天滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間也僅為6.68小時(shí)，遠(yuǎn)低于戶式中央空調(diào)系統(tǒng)和分體式空調(diào)器的滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間。

香榭里花園中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管采用了電動(dòng)二通閥的變流量系統(tǒng)，熱泵機(jī)組主機(jī)供回水總管上設(shè)壓差旁通控制。因住宅小區(qū)空調(diào)同時(shí)使用率較低，其節(jié)能效果應(yīng)是非常顯著的，遺憾的是其主在后期因?yàn)榭刂普麄€(gè)投資成本，而砍掉了電動(dòng)二通閥的節(jié)能控制系統(tǒng)，否則此中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果應(yīng)更優(yōu)于現(xiàn)在的實(shí)際運(yùn)行情況。另外，從實(shí)際運(yùn)行情況來看，空調(diào)水泵的能耗占到系統(tǒng)總能耗的32%以上，因?yàn)樽≌耐瑫r(shí)使用率較低，空調(diào)負(fù)荷的變動(dòng)性較大，通過空調(diào)水泵的聯(lián)控和變頻改造以適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的變化，降低空調(diào)水泵的運(yùn)行費(fèi)用，其節(jié)能效果也將是較為可觀的。

由此可見，在住宅小區(qū)中采用水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)在有可長(zhǎng)期利用的地下水源的條件下是確實(shí)值得大力推廣的，其節(jié)能環(huán)保效益是顯而易見的，在解決了投融資及物業(yè)管理的問題后，其給住戶帶來的舒適的中央空調(diào)系統(tǒng)和合理的運(yùn)行費(fèi)用及給開發(fā)商帶來的良好經(jīng)濟(jì)效益和超卓的樓盤形象，都將會(huì)是不言而喻的。

參考文獻(xiàn)

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