浅谈水源热泵系统

刘小青

摘要：水源热泵系统主要由水源热泵装置、循环水泵、冷却塔及辅助热源几大部分组成。系统有节省能源、施工方便、节省空间、适用范围、运行可靠、便于管理、耗电大等特点。此外，水源热泵系统的控制比起中央空调系统而言简单得多，其机组本身带有比较完善的自控系统及相关设备。

关键词：水源热泵系统；系统控制；系统设计

中图分类号：TU831文献标识码：A文章编号：1009-2374(2009)13-0012-02

一、系统简介

水源热泵系统主要由水源热泵装置、循环水泵、冷却塔及辅助热源几大部分组成。制冷时，一般要求供水温度不超过32℃－33℃；供热时，一般要求供水温度不低于15℃－16℃。

二、系统特点

水源热泵系统在形式上与中央空调系统相似，因此，以下主要是以中央空调系统的特点相比较为基准。

1节省能源：主要是内外区较明显时，内区需供冷，而外区供热，其二管制就可实现。

2施工方便、节省空间：其循环水管只有二根冷却水，且循环水的温度在15℃～38℃之间，属于常温水，不会导致管道表面冷凝而结露，因此，不需保温，既节约了投资，也减少了施工的工作量，同时又节省了空间。同时，少了冷水机组、冷冻水泵等，节省了机房面积。

3运行可靠、便于管理：对于住户较多的商铺及办公楼等，只需记录水源热泵设备的用电量，就可较准确地确定收费情况，只有极少量的循环水泵、冷却塔的用电量需平摊。且某台设备故障需要检修时，不会影响其他装置的正常工作，每台设备可独立控制，互不影响。

4合理投资：除了在施工安装、运行管理和节省空间等方面带来的投资下降，还可在投资资金有限时，进行分步建设及安装。

5不足之处：全年电耗较大(如果冬季运行压缩机)，同时水源热泵系统的电气安装容量总体上高于中央空调系统，在电力增容费上增加一定的费用。

三、系统设计

水源热泵系统夏季冷量的计算方法与其他系统相同，根据冷量算出水量，再考虑设备的同时使用系数，即可求得循环水量，以此来选择冷却塔及循环水泵。在水路系统中，如果水质不好，对机组的使用寿命将会产生很大影响(因为在水源热泵系统中，末端冷凝器的清洁较为困难，且数目较多)，所以，一般要求循环水应做成密闭式系统，不直接与大气接触。由此有两种解决方案：(1)选用密闭式蒸发冷却塔；(2)选用开式冷却塔，通过板式换热器将冷却水与循环水分开，以保证循环水质。选用闭式冷却塔造价较高；选用开式冷却塔时，其进水温度一般为37℃，出水温度一般为32℃，再经过板式换热器后，循环水的供水温度将达到34℃～35℃左右，而水源热泵机组的进水温度一般要求为30℃～32℃，因此，水源热泵机组的性能将受到影响，由此带来的问题，有两种解决方案：(1)要求冷却塔的出水温度为30℃，由于一些地区的湿球温度较高，这一办法不是所有地区都能实现；(2)按进水温度34℃～35℃来选择水源热泵机组，实际上相当于增大了机组型号或增大了电量。

四、系统控制

水源热泵系统的控制比起中央空调系统而言简单得多，其机组本身带有比较完善的自控系统及相关设备。因此，只需对冷却塔、水泵等设备的启停及循环水温控制。在夏季，可利用循环水供水温度直接控制闭式冷却塔的运行台数，如果是开式冷却塔，则应同时控制冷却水泵及冷却塔的运行台数。当然，也可以在冷却水供回水总管上设电动旁通阀，通过控制旁通阀开度达到控制循环水供水温度的目的，但这要求冷却水采用变水量方式，需要一系列的配套手段(如压差控制等)或直接对水泵作变速控制。另一种节能的方式是由循环水供水温度直接控制冷却塔风机转速。

五、系统适用范围

水源热泵系统适用于出租的办公楼、公寓或商业建筑等。其优点为(1)计费方便，以每户独立电表计费；(2)系统投资可分步到位，有利于开发商缩短投资回收年限；(3)各用户可根据需要就地进行独立控制。

六、工程实例

1工程概况：本工程地下一层为汽车库，裙楼首，二层为商铺、餐厅、会所等，三层为架空层，上部为30层住宅塔楼，建筑总面积为86352.91m²。

2空调系统设计：裙楼部分首层商铺采用分体空调；二层餐厅采用高静压管道式空调机组；会所空调采用水源热泵系统，空调面积为6500m²；空调冷负荷为960KW，末端冷量为1150KW。会所部分空调末端采用多台吊柜式新风、回风机组及分体式风机盘管机组，循环水泵置于地下室的机房内，两台循环水量为150CMH的冷却塔置于三层架空层，冷，却塔外部用建筑装饰，上部出风。空调的控制是采用在冷却水供回水总管上设电动旁通阀，通过控制旁通阀开度达到控制循环水供水温度，同时水泵为变频水泵，冷却塔与水泵同时运行。

3，会所空调改建：由于冷却塔、末端设备等都已经安装，销售部门反应，冷却塔影响销售塔楼住宅，甲方要求将冷却塔移位，经过双方共同比较、商定将冷却塔移至塔楼天面。由于原空调末端的承压能力为1.0MPa，冷却塔移至塔楼天面后，静压超过100m，所以，在机房内增加一组板式换热器、三台循环水泵。由于原冷却塔的供回水温度为32／37℃，经过板式换热器后供水温度将达到34％～35℃，而水源热泵机组厂家提供的进回水温度为30／34℃，所以，空调末端制冷量将受到影响。在尽量减少更改的前提下，设计要求板式换热器的冷侧进出水温度为32℃／36℃、热侧进出水温度为37℃／33℃，换热量为1150KW，水流量为300CMH，由于水源热泵机组的进口水温为33℃，对制冷量将产生一定的影响，但影响不大，再加之原末端冷量偏大，所以空调末端不需更改。空调系统的控制方式没有改变。