某建设项目现状节水水平、水量平衡及节水潜力评价分析

巩志红

（河南省驻马店市板桥水库管理局，河南 驻马店 463000）

0 工程概况

该建设项目属于城市基础设施和社会公益性重大民生项目，工程项目属于浅层地热能利用项目，根据项目负荷和水源条件，拟采用复合式水源热泵能源系统，即以水源热泵系统为基础冷热源，辅以冷水机组和燃气锅炉进行供冷供暖。项目取水量约为720 t/h，根据场地地质条件、结合现场情况，拟布置水源井52 口，设计单井井深120 m，孔径700 mm，下管直径380 mm；其中：取水井14 口，12用2备，设计单井出水量60 m3/h；回灌井38 口，36用2备设计单井回灌量20 m3/h，可以做到采补平衡。

1 现状节水水平

1.1 建设项目绿色节能设计

1.1.1 优化建筑物布局

优化建筑物布局：某建设项目建筑均为南、北朝向，有利于夏季减少太阳辐射的热、冬季增加太阳辐射得热；有利于夏季自然通风，并使主要房间避开冬季主导风向，减少门窗空气渗透的耗能。

1.1.2 提高建筑围护结构的保温隔热性能

提高建筑围护结构的保温隔热性能，减少空调采暖运行时的冷热损失。外墙及屋面保温层采用聚苯板保温层（B2 级），使外墙的平均传热系数满足规范要求，并符合防火规范的要求。外窗采用塑钢普通中空玻璃外门窗，使门窗的传热系数满足规范要求，并严格控制窗墙比，使外窗的窗墙面积比满足规范要求。

1.1.3 合理确定室内设计参数

合理确定室内设计参数：减少冷却和加热空气所需的能量，条件允许的房间，尽量采用自然通风，或者机械排风自然补风。

1.1.4 采用高效节能产品

换热机组、水泵、风机和分体单元式空调机室内外机等设备均采用高效节能产品；分体空调机能效比（EER）＞2.30；所选风机的单位风量耗功率限值满足GB50189-2015的要求；对设备和管道进行妥善绝热，杜绝无效能耗（穿越不采暖区域及设在管井的供暖管道保温）。

1.1.5 进行严格的水力平衡计算

进行严格的水力平衡计算：各种平衡阀的合理设置，保证设计流量和控制阀的调节精度，避免系统大流量小温差运行的能耗。

1.2 智慧控制节能自控设计

1.2.1 控制系统逻辑

控制系统逻辑：通过对室外温湿度和末端设备运行信息采集，根据室外温度变化自动调节主机回水温度；根据末端运行设备电动阀开启数量计算系统所需水流量，给系统水泵运行提供依据；根据末端设备运行总负荷给主机提供运行依据。这种控制模式实现了从末端向主机房倒推的控制模式，实现了冷热量“供需”平衡，颠覆了传统的人工预估冷热量需求，改变了以往末端变流量机房不能变流量、水泵不能实现变流量节能；主机运行所需流量与末端设备所需流量不匹配；机房主机运行时无法掌握末端设备的实时运行状态；中央空调系统低负荷运行时能耗极高等缺点，是一种非常科学精准的控制模式，使中央空调在部分负荷（低于总负荷30%）下，系统综合运行能效比达到5.50以上。

1.2.2 系统特点

系统特点：根据末端设备实际运行负荷和室外温度参数控制机房主机和水泵运行，实现按需供应，并实时跟踪调节。提升“高效机房”的理念到“高效系统”。实时对末端设备精准控制，降低末端能耗浪费，实现真正意义上的节能。主机与水泵联动控制逻辑，实现了真正的系统水变流量运行。

1.2.3 系统构成

系统构成：该自控系统是基于LoRa物联网系统，由本地自控系统、云端平台和末端数据采集系统构成。详见图1。

图1 项目智慧控制节能自控设计原理图

1.2.4 系统节能运行控制模式

系统节能运行控制模式：使用基于loRa 技术的设备智能管理器，对末端用户的电动阀门开启状态、供回水温度、设备运行状态、设备参数、运行时间、环境温度、水源井出口水温度、水位、流量等数据进行采集，并把数据传到云端大数据库平台。通过云端大数据算法得出的结果，传输给机房PLC总控，实现空调系统节能运行。

通过阀门开启状态，计算末端设备所需总流量，并把数据传给PLC 控制器，由PLC 比对分析控制末端系统水泵开启数量，并通过供回水压差控制变频器，实现末端系统水力平衡，按需供给。

通过对末端用户风盘消耗的功率汇总，并把数据传给PLC控制器，由PLC 根据比对分析控制空调主机的启动台数，使供需冷热量实现平衡。同时把主机启动信息反馈给PLC，由PLC协助主机控制与其联动的内循环、外循环水泵以及冷凝器、蒸发器接口电动阀等。通过环境温度以及末端用户房间温度综合分析，给定主机出水温度参考值，并传给PLC，实时调节主机出水温度。

2 节水水平评价分析

2.1 负荷指标对比分析

参考城镇供热管网设计规范采暖热指标推荐值，建筑物类型为综合医院，未采取节能措施热指标推荐值为65～80 W/m2，采取节能措施热指标推荐值为55～70 W/m2。该建设项目热负荷指标取70 W/m2，指标符合推荐节能指标。

2.2 机组水平分析

建设项目水源热泵机组的制冷工况为COP为7.02，制热工况为COP 为5.24，满足《水（地）源热泵机组》（GB/T 19409-2013）冷热水型地下水式热泵制冷量大于150 kW时，综合性能系数COP不低于4.40的要求。项目采用机组用水效率较高。

3 水量平衡及节水潜力分析

3.1 水量平衡分析

地下水是一个巨大的天然资源，其热惰性极大，全年的温度波动很小，一般说来，埋藏于地表20 m以下的浅表层地下水可常年维持在该地区年平均温度左右，是理想的天然冷热源。水源热泵系统正是利用地下水的特性而工作的一种新型节能空调。

建设项目采用的水源热泵系统的机组供水水源为独立的“抽灌”循环系统，地下水通过潜水泵进入机组并进行能量提取后回灌入回灌井，构成井水循环系统。水仅作为热传导介质采集和利用地下热能，既不消耗水，又不污染环境，最大限度地保护了水资源，保证了地下水的动态平衡。

项目地温空调工程用水的平衡主要是取水与回灌的平衡，回灌量应占取水量的95%以上。项目井水循环系统设计热源井52 眼，其中取水井14 口，12 用2 备回灌井38 口，36 用2 备，抽水、回灌井的比例达到1:3，满足地源热泵系统工程技术规范要求，可以有效保障回灌，满足地源热泵系统工程技术规范“热源井全部既可抽水又可回灌井，基本不产生回灌难和外排问题”的要求。

3.2 节水潜力分析

建设项目中央空调系统安装电磁阀联动装置，当室温达到空调系统设定温度（26°C）后，系统即可自动停止运行，可有效节水节电。地温中央空调收费采用计量收费方式，可大大减少空调使用频率，降低空调用水量。

4 结语

该建设项目主体工程采取了节能设计，地温空调热泵机组的COP 为7.02（制冷），机组用水效率较高。加强系统运行管理。建设项目地温空调收费采用计量收费方式，可大大减少空调使用频率，降低空调用水量。