某厂房水源热泵系统设计

(信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司，四川成都 610021)

1 工程概况

1．1 建筑概况

项目位于河北省蠡县高新技术产业园，场地东侧为内部规划用地，南侧为公园南路，西侧为永盛大街，北侧为公园路。整个地块东西方向约为4 644 m，南北方向约为460 m，呈矩形布置。本期项目建筑物主要包括1-1号建筑(100 MW切片厂房)，地上1层，采用门式刚架轻钢结构，层高7 m，建筑长112．5 m，宽80 m，占地面积为9 000 m2，建筑面积为9 000 m2。本工程设计时间为2010年初，2011年开工，2012年竣工并开始使用。

1．2 空调概况

冷冻站位于1层西侧，内含变电站、冷冻站、纯水站、空压站及项目二期预留站房，其余部分为生产厂房。冷冻站主要提供满足工艺生产用空调冷冻水和工艺设备用冷却水，其中空调冷冻水由水源热泵系统提供，工艺冷却水由业主原有搬迁冷水机组与新购冷水机组共同承担。

2 水源热泵系统设计

2．1 系统冷热负荷

根据工艺区划及工艺设备使用情况，确定厂房夏季冷负荷1 800 kW，供回水温度为7/12℃，冬季热负荷1 510 kW，供回水温度为50/45℃。

2．2 冷热源系统

考虑到该厂房所处位置有较好的地下水资源，选用型号为WPS-510．3C的单螺杆水源热泵机组2台(1用1备)，作为空调系统的冷热源。该机组名义制冷量为1 944 kW，名义制热量为1 700 kW，夏季提供7/12℃冷冻水，水源侧冷却水温度18/29℃;冬季提供50/45℃热水，水源侧冷却水温度7/15℃。

系统采用闭式两管制，用户侧采用囊式定压补水装置补水定压，水源为软化后的自来水。

系统流程如图1所示。

图1 水源热泵系统流程图

由于此水源热泵提供工艺空调系统的冷热源，为确保工艺生产可靠运行，因此水源热泵机组设备用机1台，系统循环水泵设1台备用，运行机组及水泵均为随机。由图1可以看出，2台水源热泵机组并联后，通过集管将冷冻水(热水)送往用户侧，而用户侧的回水也通过一根主管，由系统循环水泵压入热泵机组。这种通过集管的连接方式优点是系统管路简单，并且实现备用机组和备用水泵设置管路也较为简单。制冷与制热工况通过管路上的V1～V8八个阀门进行切换。

为确保用户侧系统水质，在回水侧设置全滤式水处理设备1台，补水水源也采用软化水。

2．3 地下水系统

系统制冷工况时，所需冷却水172 m3/h，蠡县地区水井出水量在80 m3/h左右，考虑实际使用系数，暂选择2口抽水井，每口抽水井对应3口回灌井，围绕整个厂区共设8口井，每口井结构、水井泵等设置相同，均可做抽水或回灌使用。井内设潜水泵，考虑管道热胀冷缩性质，在室外每口井的供回水支管上设置金属软连接。

由于水源侧采用直接连接，地下水直接进入热泵机组，因此管路中设置除砂器，保证水源侧水质。

2．4 实际运行时存在问题

该项目目前已经投入使用，业主反映情况较好，但存在以下不足:1)设计时由于考虑二期厂房布置，将水井布置在1-1号建筑北区与东区绿化带内，呈直线型，并与原有厂区内系统在一个水系，1-1号建筑水源热泵机组运行时，原有其他厂房则水量明显不足。2)室外阀门井及水井盖板高出绿化距离太少，导致雨季时地面雨水从盖板流入井内，污染井内水质及设备。

2．5 结论

1)水源热泵系统是一种节能系统。2)此厂房内系统设计还可以优化，如室外井呈梅花形布置，水井盖板增加保护措施等。

［1］GB 50336-2009，地源热泵系统工程技术规范［S］．

［2］GB 50019-2003，采暖通风与空气调节设计规范［S］．

［3］胡丽华．热回收水源热泵的设计与节能分析［J］．山西建筑，2010，36(11):196-197．