水源空调（精选9篇）
水源空调 篇1
1 水源热泵系统分析
水源热泵系统的设计, 主要是根据地球水源, 通过吸收大量太阳辐射能量, 将水源温度维持在一定温度内的原理。通过系统的设计, 以地下水作为降温或者升温的主要资源, 即在夏季温度较高时通过空调系统将建筑内的热量释放到水源内, 因为水源温度比较低, 可以有效的将热量吸收。如选用水源热泵系统, 一般情况下每消耗1k W的能量, 用户可以从中得到4k W以上的热量或者制冷量, 调节温度的效果更好[1]。水源热泵在中央空调系统设计中的应用, 可以有效改变空调系统运行的传统方式, 在保证为人们提供所需功能的基础上, 降低能源的使用, 达到节能环保的目的。
2 水源热泵中央空调节能设计实例分析
2.1 工程概述
广州市惠爱医院住院部大楼为例, 住院部大楼共设800个病床位, 共有12层, 总建筑面积大约为16350m2。中央空调作用面积为整个住院部大楼, 建筑主朝向向南, 并且南与西两个方向采取玻璃幕墙设计, 外围护结构保温, 外窗为断热铝合金中控玻璃。
2.2 方案设计
2.2.1 系统设计
确定建筑空调系统方式为集中空调系统, 其中水系统方式为一次泵定流量冷冻水系统以及一次泵变流量深井水系统两种, 而空调水管道系统方式双管异程, 其中8层以上为双管同程[2]。建筑主要房间空调风系统形式为测送下回, 末端系统方式为风机盘管加独立新风系统48250m2。
2.2.2 热冷负荷计算
建筑工程空调作用面积为16350m2, 空调计算冷负荷为1825k W, 热负荷为1628k W, 空调冷指标为60.2W/m2, 空调热指标为53.5W/m2, 空调设备电气安装容量为1826.2k W, 空调通风设备电气安装容量指标为20.3W/m2。
3 实施措施
经实际检测得出本地地下水温情况:夏季为16℃, 为满足建筑使用实际需求, 中央空调系统设计在夏季需要提供6~12℃冷冻水。夏季井水工矿制冷冻水, 进出温度分别为16与7℃, 井水进出水温分别为26与38℃, 主要由2台型号为LSBLGR-1400M满液式半封闭螺杆水源热泵机组。相关制冷量为2048k W, 功率为512k W, EER=5.58;机组夏季2台并联运行, 通过测试可以得出夏季地下水温为9℃。
夏季释放热量:Qs= (2048+512) ×2=4508 (2台机组)
夏季水量:Gs=4508×0.86/9=430.8m3/h
系统设计抽水泵3台, 其中单井出水量在125m3/h以上, 能够完全满足回流, 设计循环水泵为5台。另外, 空调循环水泵流量应该大于250m3/h, 扬程为35m, 功率为30k W, 夏季2用1备。而深井潜水泵要求流量为160m3/h, 扬程为40m, 功率为30k W。全年制冷季节时间按照120d, 全天12h计算, 并且将季节调节系数定为0.6, 使用系数同样为0.6, 市场电价确定为公益事业电价0.95元/k W·h。则全年费用为512×2×0.6k W×120d×12h×0.95=840499.2元。
4 节能改造
对系统进行变频器节能改造, 即在原工频系统基础上进行改装, 利用变频器、PLC、人机界面、数模转换模块、温度模块以及人机界面等有机结合, 形成温差闭环自动化控制系统化, 对水泵输出流量进行调节控制, 提高节能的有效性。系统原有5台冷却水泵, 通过同一母管并联循环向生产设备供水, 夏季实际负荷运行较高时3用2备。对其进行变频器改造, 选择用4个温度变送器, 2个PID温差控制器与2台变频器组成两套完整的温差闭环控制系统, 完成对冷却水出水、回水温度的控制, 保证冷却水泵的水速可以随着热负载的变化而变化。其中系统中1#~3#冷却水泵共用1台变频器并单独装柜, 实现1拖3控制;4#~5#冷却水泵共用一台变频器并单独装柜, 实现1拖2控制。并在此基础上对电路进行设计, 保证每套系统控制都能够实现手动、自动、变频以及工频之间的转换, 而两套冷却水系统则能够单独完成工频与变频运行。
进行变频改造后, 降低水泵、送风机能耗40%左右, 并对主机运行环境进行了优化, 确保主机能够保持较高的效率运行, 降低主机能耗6%~12%, 整体节能效果达到了13%~26%。水源热泵中央空调系统较之传统空调设计具有一定的优势, 而对其进行变频节能改造, 可以在原有基础上对整个机组进行完善, 不断提高设备的运行效率, 降低主机能耗, 能够更有效的提升节约能源的应用。
5 结语
水源热泵中央空调系统是空调设计中的比较节能的方案之一, 可以通过对地下水能源交换的利用, 满足建筑内供暖以及制冷的需求, 真正实现节能环保的目的。
参考文献
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[2]朱森.水源热泵技术在供热中央空调中的应用[J].科技资讯, 2011 (12) :32-33.
[3]李芳, 潘莉, 张明圣.水源热泵系统的经济运行及评价指标[J].制冷与空调, 2011 (05) :21-22.
水源空调 篇2
答：(1)环保洁净
①水源热泵中央空调系统没有燃烧过程，避免了排放任何烟尘及有害物质，社会效益显著，
②可以运用地下浅层水资源，又可成功地控制地面沉降。
③利用城市已有的地热资源的弃水，既解决了热污染问题，又进一步提高能效比。
(2)节水省电
①以地下浅层水为源体，向其吸收或放出能量，既不消耗水资源，也不会对其造成污染。
②省去了锅炉房、冷却塔及附属的煤场、渣场所占用的宝贵面积。
(3)节能经济
①能源利用率为传统方式的3~4倍，投入1KW的电能可得到5~7KW以上的制冷或供热的能量，
②运行费用可节省1/2~1/3。
(4)灵活安全
①真正做到“一机三用”。利用水源热泵冬季向建筑物供暖，夏季向建筑物供冷，并可提供生活热水，提高了设备的利用率。
②机组可灵活地安置在任何地方，节约空间。系统末端亦可作多种选择。
③无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。
④自动化程度高，无需专业人员操控。
(5)运行可靠
①机组运行情况稳定，几乎不受天气及环境温度变化影响。
海水源热泵空调末端系统应用研究 篇3
关键词：海水,系统,空调,研究,应用
随着水源热泵空调末端系统的不断发展, 地下水、井水等低位热源作为热泵冷热源的工程得到了广泛的应用。从主观的角度来说, 现阶段的供热、供冷措施, 都是建立在消耗能源的基础之上。尤其是空调的应用, 对空气造成了很严重的负面影响。在未来的工作中, 必须通过海水源热泵空调末端系统的有效应用, 改变现阶段的不良发展, 除了要实现良性循环以外, 还要保证在日后的发展中, 拥有一整套环保循环系统, 促进国家的全面发展和进步。在此, 文章就海水源热泵空调末端系统的应用进行研究。
1 国内研究现状
关于海水作为空调冷、热源的问题, 1966年青岛理工大学的教授针对青岛东部开发区14万m2建筑的冷、热源选择提出了建设海水冷、热源大型热泵站的可行性分析。从目前的发展来看, 大部分的科研成果都集中在理论上, 没有特别突出的实际成就。海水源热泵空调末端系统在目前的研究当中, 必须结合地方的实际需求。比方说靠近海岸线的地区, 夏季尤其高温多雨, 供热、供冷需求时间不定, 应用原有的系统无法实现良好的调节, 而末端系统在理论上可行, 以后要加强实践研究, 逐步建立末端系统的良性循环体系, 对海岸线的地区发展, 提供一个较大的生活保障。
2 海水热源泵空调末端系统形式
2.1 集中式海水热泵空调末端系统
随着海水利用的范围越来越广泛, 海水热源泵空调末端系统的形式也发生了较大的变化, 随着时间的推移, 现阶段的系统形式已经取得了非常大的发展。比如, 集中式海水热泵空调末端系统就得到了广泛的应用, 此系统主要是将所有的海水热泵机组集中起来设置于统一的热泵机房内, 制备的冷/热水通过小区外网输送到各个用户的家里或者是特定地点。相对而言, 集中式的海水热泵空调末端系统, 节省了很大一部分能源, 并且对沿海城市的发展做出了较大的贡献。在日后的发展中, 可以进一步推广应用, 在提升经济效益和社会效益的同时, 促进国家的多方面发展, 为广大的居民提供一个更好的生存、生活环境。
2.2 分散式海水热泵空调末端系统
这种系统的优势在于, 所有的海水热泵机组都分散到各个用户, 室外管网系统只为各用户机组提供所需要的海水。这种方式的系统广泛的应用于人口密集的地方和人口疏散的地方。现阶段的城市建设已经达到了一个较高的水平, 即便是人口密集, 每个人的活动空间也不小;有些地方的人口较少, 但是建设较多, 依然需要应用分散式的系统来提升海水利用效率, 加强供热、供冷。无论是集中式、还是分散式, 都是为了更好的生活而存在的, 一切又要从实际的需求出发。要从客观上规避一些不必要的措施和方法, 否则会造成较大的浪费, 违背系统研究的初衷。
3 海水源热泵空调末端系统应用
3.1 实例分析———沿海城市住宅
为了保证海水源热泵空调末端系统在应用的过程中能够得到一个直观的效果, 文章选用某沿海城市住宅工程为例。此工程总建筑用地面积92961m2, 总建筑面积240981m2, 地上面积165026m2, 容积率1.8, 该项目面向的海岸是属于填海造地形成的, 无滩涂, 海岸边直接是较深的海域。从整个工程来看, 符合海水源热泵空调末端系统的应用条件。经过一段时间的研究分析, 该工程完全能够应用末端系统来供冷、供热。在我国漫长的海岸线城市当中, 这类工程不在少数, 冬季的供暖和夏季的供冷, 一向都是国家发展的难点, 并且对当地居民的生活和工作产生了较大的影响。采用海水源热泵空调末端系统以后, 居民只需要花费较少的资金, 就能够享受良好的供暖、供冷效果。
3.2 设计方案的选定
根据工程本身的特点以及相应的标准, 需要在设计方案当中, 重点选定海水利用方式, 以及海水的来源。从技术的角度来看, 海水利用分为三种:闭式利用方式、开式利用方式、开式间接利用方式。经过详细的比对分析, 加上实践得到的数据和资料, 此工程应该选用开式间接利用方式, 也就是说, 在实际工作中应用海水源热泵空调末端系统的时候, 采用热换效率较高的板式换热器将海水与热泵系统分开, 通过板式换热器交换系统所需要的冷、热量。这种方式的优点在于, 从根本上实现了较大的节约, 而且没有太大的浪费现象, 成本也很低。另一方面, 在海水来源的选定当中, 必须考虑到季节的因素, 为了进一步符合海水源热泵空调末端系统的应用, 决定采用较为保守性的方案。即冬季和夏季都采用厂内取水口处的海水作为空调系统的冷源和热源。从以上的表述来看, 应用海水源热泵空调末端系统并不是一件容易的事情, 沿海城市的自然资源较多 (海水资源) , 但是不同地区的自然条件不同, 当地居民的诉求也有所差异, 此时应用海水源热泵空调末端系统就要考虑到多方面的因素, 从客观事实出发, 实现最好的效果。
3.3 海水源热泵空调末端系统原理
对于海水源热泵空调末端系统而言, 实际的应用远远要比理论上的研究更具说服力。为了让大家对此系统有一个更加直观的理解, 文章主要以夏季制冷作为重点阐述对象。现阶段是三月份, 夏季很快就会到来, 如果能够在夏季应用海水源热泵空调末端系统, 势必对沿海城市的居民提供更加凉爽的空调风。图1是夏季供冷模式原理图
从图1中可以清晰的看到, 在夏季制冷的过程当中, 从取水口进来的海水, 通过板式换热器将冷量传递给水环系统的循环工质, 通过热泵循环, 再将冷量输送给热泵机组蒸发器来冷却室内送风。这种原理的优势主要有以下几点:第一, 在夏季供冷的时候, 实现了海水的良性循环利用, 没有造成污染和浪费, 能源的充分利用为广大市民节省了大量的资金, 反之, 冬季也是一样。第二, 整个系统没有太大的漏洞, 虽然存在一定的提升空间, 但是应对目前的需求是完全没有问题的, 以后的发展相信会更好。第三, 海水源热泵空调末端系统的应用, 主要是围绕节能、无污染、便利、高科技等主题, 未来还能够将其应用到内陆地区, 逐渐形成全国的良性循环。我国的海域十分广泛, 将海水源热泵空调末端系统应用到内陆并不是幻想, 只要技术、设备、系统达到一个平衡点, 这种设想完全能够实现。
4 结束语
文章对海水源热泵空调末端系统应用进行了一定的研究, 综合多个方面来看, 海水源热泵空调末端系统取得了较大的成功, 为我国的沿海城市取暖、供冷, 提供了很大的帮助。日后的工作重点在于, 根据不同地区的不同要求, 制定针对性的应用方案, 实现一个较大的提升, 而不是一味的固守已有成果。
参考文献
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[2]韩文敏.制冷设备维修技术与相关问题探讨[J].装备制造, 2010 (04) .
水源空调 篇4
同济大学暖通空调及燃气研究所蔡龙俊刘松
摘要：城镇供水厂水资源丰富、水质优良，若将水源热泵系统应用于供水厂，供给厂区
日常办公和生活所需要的冷量和热量，将具有良好的节能效果。本文根据供水厂净化处理工
艺和水源热泵系统特点，对水源热泵系统在供水厂的应用进行了研究，并结合某具体工程实
例，提出合理的解决方案，论证了水源热泵系统应用于供水厂的可行性。
关键字：供水厂；水源热泵；水质；可行性引言
水源热泵是一种高效环保的节能技术，其理论研究和工程应用引起业内人士普遍关注。目前海水源热泵与湖水源热泵的应用已有成功示范案例，随着上海2010年世博工程开工，利用黄浦江水作为冷热源的热泵项目也开始了应用。然而，目前为止国
内对水源热泵技术在供水厂中的应用研究以及工
程实践几乎处于空白。本文论述了水源热泵系统
在供水厂应用的可行性，并通过具体工程案例，给出了解决方案，为水源热泵系统在供水厂中的应用研究提供参考。
水源热泵系统由水源热泵中央空调主机系
[1]统，水源水系统和末端三部分组成。供热时，由电驱动的水源热泵机组把从水源中提取的低品
位能送至高温热源，满足用户供热需求；供冷时，机组将用户室内的余热转移到水源中，满足用户
制冷需求，其工作原理如图1所示。
一般水源热泵性能系数COP≥3.0，即消耗
[2]1kWh的电能，可以得到3kWh以上的供热量。
水源热泵利用的是浅层地热能，冬季温度高于大
气温度，夏季低于大气温度，所以其COP值明显
高于空气源热泵。图1 水源热泵系统工作原理示意图 2 供水厂采用水源热泵系统可行性分析
水源热泵系统在我国工程应用方面的经验表明：充足的水量、合适的水温以及合格的水质是水源热
[2]泵系统正常运行的重要因素；供水厂基本满足了上述要求。
2.1供水厂水处理工艺
供水厂净水处理目的是去除原水中的悬浮物质、胶体、细菌及其他有害成分，使净化后的水质满足
[3]生活饮用水或工业生产的需要。这里仅以地表水源为例，简单描述其典型净化处理工艺，如图2所示。
图2 地表水典型净化处理工艺
上图所示工艺，先在水中投加混凝剂，混凝剂在水泵叶轮搅拌下，迅速而充分的混合，然后在池中形成絮状沉淀物（矾花），矾花经沉淀和过滤后去除，然后经消毒进入清水池，由二级泵房供应用户。如用澄清池代替沉淀池，则含有混凝剂的原水直接进入澄清池，在池中同时完成絮凝和澄清过程。
2.2供水厂水源水量
随着我国城镇化速度的加快，我国城镇供水飞速发展。据统计，截至2003年，我国城镇公共供水
33能力达16744万m/d；水厂数目达3479座，年供水总量达340亿万m，城市人均日综合用水量达318L。
对于单个供水厂而言，按其供水能力可以分为三类：日供水能力30万吨以上的供水厂属于大型供水厂；日供水能力在10万吨以下的属于小型供水厂；介于两者之间的属中型供水厂。目前，我国大多
[4]数供水厂都属于中小水厂范畴。以日供水能力10万吨，5℃换热温差计算，理论上每小时可供给的热
7量为8.75×10kJ。从以上数据可以看出，即使中小型水厂，蕴含在水体中的热量都是巨大的，足以满
足厂区一般日常生活的冷热量需求。而且水厂日常所需要的冷量和热量与供水厂规模即日供水能力正相关。负荷越大，水厂日供水能力也越大，水源资源也相对充足。这为水源热泵系统在供水厂的应用提供了水源水量的保证。
2.3供水厂水源水质
应用水源热泵技术时，除考虑水源水量外，水温、水体化学成分、浑浊度、硬度、矿化度以及腐蚀性等因素都应该在考虑的范围之内。目前，国内还没有明确的机组产品标准和相关规范限制水源热泵机
[5]组水质，但若水源中含有泥砂，浊度太高会对机组和阀门等部件造成磨损，甚至造成管道堵塞等问题；水源中含有的不同离子、分子、化合物和气体，使得水具有酸碱度、硬度、矿化度和腐蚀性等，对机组材质有一定的影响。
根据国家相关规范规定，供水厂选择水源所必须遵循的原则是：水质良好，便于防护，水量充沛可靠，且水质要符合《生活饮用水水源水质标准》CJ3020-93中关于水源水质的规定，同时供给城镇居民的生活饮用水水质必须符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中生活饮用水的水质标准，两者的主
[6][7]要指标参数如表
1、表2所示。
表1生活饮用水水质部分常规指标及限值（单位mg/L,浊度和PH值除外）
表2生活饮用水水源水质部分常规指标及限值（单位mg/L, 浊度和PH值除外）
一级和二级水源水质良好，经过常规净化处理后水质即可达到GB5749-2006的相关规
定，可供居民生活饮用。水质浓度超过二级标准限制的水源水是不宜作为生活饮用水水源的，实际情况是现有的城镇供水厂最终供给饮用水水质各项浓度指标都低于甚至远远低于国家
标准的限值。
综上所述，城镇供水厂由于其特定工艺特点以及实际需要，对于水源水以及最终供水的水量和水质都有严格要求，这一得天独厚的优势，完全满足水源热泵系统对于水量和水质的要求。将水源热泵系统应用于供水厂，结合了水处理与热泵两者的共同优势，充分利用资源，具有良好的节能效果，是可行的。水源热泵系统取排水点的选择
饮用水从水源引出，最终变成可以饮用的自来水，中间需要经过各种不同的净化处理工艺，不同工艺处理后的水质也有一定的差异，所以针对水处理的不同阶段以及水源热泵开系统对于水量水质的不同需求，可以从多个位置选择经济合理的取水排水点。
3.1 原水处取水
城镇供水厂原水一般取自江河湖海以及水库，而生活饮用水国家标准对水源水质各项指标已有明确规定，所以原水理论上是能达到水源热泵系统对水量和水质的要求。且原水没有经过工艺处理，经济性好，但当天气发生变化，降雨频繁时，原水水体浑浊度急剧变大，如果不经过水质处理，将会严重削弱水源热泵机组换热器换热效果，尤其开式系统，长期运行甚至会造成换热器管道堵塞。如若在系统中设置专门水处理设备，设备初投资以及运行维护方面的经济性掩盖了供水厂自身水处理优势，使得供水厂自身资源没有得到充分利用，造成重复投资。
3.2 过滤池取水
沉淀后的水体，通过一层或基层滤料使水中残余的细菌和悬浮物杂质进一步去除的处理方法叫过滤。原水经过混凝沉淀后还不能引用，必须经过过滤消毒后才能达到生活饮用水国家标准。
水源热泵机组源水侧选择过滤后水体取水，能够有效避免由于雨水天气等不确定因素对水体水质造成的负面影响。过滤工艺一般能去除原水中80%~90%的杂质，过滤后水体浑浊度以及杂质浓度如硫酸根离子、矿化物等都控制在生活饮用水规定的限制范围内。经过过滤后的水源不论从水量还是水质都能达到水源热泵机组水源的要求，是理想的取水点之一。
鉴于开式系统能够省去中间换热环节，换热温差小，换热效率高，且滤后水源水质优良，不会出现堵塞换热器的现象，系统投资以及运行维护方面的经济性能够得到充分体现。
3.3 清水池取水
由于原水中含有对人体健康有害的病原细菌与致病性微生物，“生活饮用水卫生标准”明确规定，集中式供水均应有消毒设施。故过滤后的水需再经过消毒杀菌后才能供给用户。清水池可以调节水流变化，并贮存消防用水，清水池的有效容积包括调节容积、消防用水量和水厂自用水的调节量。调节容积按经验一般为日最高设计水量的10%~20%。
清水池中存储的水即生活饮用水，水体中各种微生物以及杂质含量必须达到生活饮用水卫生标准相关指标规定，且一般远远优于标准规定水质，可以直接供给用户。经过消毒之后的水体（清水池储水以及二级供水管中流动水体）是水源热泵机组最佳取水点之一。同样根据前面的分析，开式水源热泵系统所要求的水质标准，经过过滤消毒后的清水是完全可以满足的，同时也可以充分发挥开式系统和清水两者的优势，降低系统投资及运行能耗。
3.4 排水
不论是从滤池取水还是从清水池取水，经过热交换之后的回水是需要选择合适的位置排放的，且排水最好能够循环利用，以免造成水资源浪费，增加系统运行费用。水源热泵系统与供水厂水体仅仅是进行热量交换，并没有质的交换，热泵系统本身并不会对水体水质造成污染；至于水温的影响，因为供水厂水体一直处于流动状态，每天净化处理后的水都是直接供给城镇居民使用而不会储存或者直接回收，故排水水温对于水体水温的影响是很小的。
热泵系统换热后的排水可以排放至同一级水处理工艺中直接利用或者回到上一级工艺重新过滤消毒后再利用，以保持水处理工艺水量总量平衡，节约水源资源，降低系统运行费用，同时也不会对供水厂水处理工艺产生不良影响。否则，在设计过程中，需要根据水源热泵系统取排水流量的大小，重新核算各水处理流程水处理能力及水池容量大小，有针对性的进行滤池以及清水池扩容以满足工艺需要和日供水量的需求，不对城镇居民生活饮用水的供给造成影响。工程应用案例
4.1 工程概况
本工程位于山东省某县城，设计日供水量10万吨，主要供给该县城居民生活饮用水。
2供冷供暖区域位于供水厂北面的办公综合楼。办公综合楼共三层，总建筑面积1624m，该办
公楼24小时办公。
2经过计算，该办公综合楼总建筑冷负荷（含新风）162.1kW，冷负荷指标100W/m；总建
2筑热负荷146.1kW，热负荷指标为90W/m。
4.2 水源热泵系统设计方案
4.2.1冷热源方案
该供水厂日供水规模为10万吨，而该厂区办公楼总建筑冷热负荷分别为162.1kW和146.1kW。选用2台型号为PRO25M-GR的水源热泵模块机组，单台机组名义制冷量为79.7kW，供热量78.1kW，源水侧水流量17.9m3/h，工作压力1.0MPa。机组置于办公综合楼1楼热泵机房内。系统形式选择开式，将源水直接引至水源热泵机组内进行热交换，以提高换热效率。
4.2.2取排水方案
水源热泵机组源水侧所需总流量为36m3/h，水量相对较小，而在办公综合楼南侧70m处有一高30m供水塔，为提高水源热泵机组运行效率，降低系统初投资及运行能耗，充分利用供水厂固有资源，将水源热泵系统取水点设于居民生活饮用水供水总管水塔底端，利用水塔30m高度扬程为动力为水源热泵机组供水。经过计算，水塔水压足以补偿源水侧循环水系统沿程阻力损失，局部阻力损失以及位置水头损失，同时还能省去水源侧循环水泵初投资以及日常运行维护费用。为保证回水不影响饮用水水质，回水回至上一级工艺过滤池中。
冷冻循环水侧补水问题也由高位水塔解决。在水源热泵机组源水侧进水口处取一分支接至冷冻水循环泵吸入端，代替常规系统膨胀水箱，解决系统定压、补水问题。
4.2.3辅助热源
根据业主和建设方提供资料，该供水厂清水池位于地下2.5m深处，水温接近地下水水温，夏季低于室外大气温度，冬季高于室外大气温度，且极端低温不低于5℃，完全能够满足水源热泵机组正常工作所要求的温度条件。本方案在设计过程中，综合考虑各种不稳定因素，为确保机组正常安全运行，在机组源水侧前段并联一额定功率为30kW的电加热辅助热源，平时关闭，冬季当室外气象条件极端恶劣，使得供水水温低于5℃时，系统自动开启电加热器预热，提高供水水温，以保证水源热泵机组稳定高效运行。本方案原理图如图3所示。
图3 水源热泵系统原理图初步结论与展望
5.1 初步结论
通过对水源热泵系统在供水厂的应用进行研究，相关要点小结如下：
1)城镇供水厂水资源丰富，水质优良，已经具备水源热泵系统应用的有利条件，只要设计
合理，水源热泵系统在城镇供水厂的应用是完全可行的；
2)开式系统应用于供水厂可以省去中间换热环节，提高系统运行效率，节约运行能耗；
3)水源热泵系统取排水点的选择是多样的，具体工程项目应采用何种取水方式以及从何处
取水需要根据项目情况具体分析，因地制宜，设计出经济合理的方案，而不能千篇一律；
4)保证供水厂出厂水质要求是应用水源热泵的前提条件。水源热泵系统在运行过程中与水
体只进行热交换，没有质交换，且水体处于流动状态，正常情况不会影响水体水质。
5.2 展望
1)对已建好的供水厂，供冷供热系统改造时，应优先采用水源热泵技术；
2)我国夏热冬冷地区的供水厂，适宜采用水源热泵系统；
3)如供水厂靠近城市街区的商业中心等地时，可考虑利用水厂的水资源，进行集中供热；
4)开式系统的排水点应设在过滤池或过滤池前的水处理工艺；如果万一发生工质泄漏能保
证及时排放。
参考文献
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[6]GB5749-2006，生活饮用水卫生标准[S]
水源空调 篇5
安徽省正在广泛采用污水源热泵中央空调进行采暖供热, 据了解, 目前合肥有14座正在运行的污水处理场, 加上正在建设的7座污水处理场, 一共21座。如果能将这些处理场内的污水全部利用起来, 除了在节能环保上有明显作用外, 合肥市民能因此节省一大笔电费开支。
相关专家介绍, 目前合肥正在试点多种节能环保性的采暖供热形式, 其中对环境伤害最小的当属污水源热泵中央空调。“污水空调”利用温度相对稳定的城市污水, 冬季采集污水中的热能, 借助热泵系统, 通过消耗部分电能将所取得的能量供给室内取暖;夏季则将室内热量释放到污水中, 以降低室内温度。“污水空调”采用的污水是密闭循环的, 不会造成环境与其他设备污染。同时, “污水空调”在供热时没有燃烧过程, 也就没有排烟污染, 供冷时也不会产生任何废渣、废水、废气和烟尘, 环保效益十分显著。
水源空调 篇6
从广义上说, 热泵指的是从低温热源吸热送往高温热源的循环设备。具体来说是指能够在低温的环境下广泛吸取热量, 并且把其能位提高之后, 将热量逐渐向高温的环境输出的装置。目前, 热泵的类型有机械式、吸收式, 还有诸如化工热力泵、化学吸附式和蒸汽喷射式。对机械式热泵来说, 热泵也可以看作是一个“制冷机”, 是一种单纯地利用高温端的放热为目的的实行工质逆循环的机械。本文着力讨论的是风冷热泵, 它又称为空气-水型, 它工作的主要动因就是利用大量的空气来吸热, 并且是通过利用机械做功输出热量, 这样一来, 它的整个工作过程就能够充分协调供应中央空调的冷、热水。水源热泵又称水-空气型, 水源热泵是由封闭的水系统及若干个水源热泵机组所构成的一个水环热泵的空调系统, 水源热泵机组在工作时, 能够实现水系统与环境中热量的转换。
1风冷热泵空调与水源热泵空调的特点及其应用
风冷热泵的应用通常受制于地理环境及气象条件的影响。风冷热泵由于不用水冷省去冷却水系统, 因此这种节水的功能对于缺水地区来说极为有利, 尤其是水质优劣会直接影响到同时还制冷机组的运行管理, 而风冷热泵却有效的避免了这一问题。
在应用中, 风冷热泵的条件首先需要冬季室外的空调计算温度应达到-10℃以上, 而机组蒸发的温度小于-8℃的运行时间应该小于110小时;适合于中、小型的空调工程的空调建筑面积应该在1~115万平方米以下, 由于冬季的空气湿度相对较低, 所以每年累计的除霜时间应该保持在500~1000小时, 而每公斤空气的累计除霜量应在7~20千克的地区。这样具体说来, 若想达到理想的效果, 那么我国的南部地区采用风冷热泵是极为适合的。但需要指出的是, 这些数据及条件的显示也并不是绝对的、局限的, 这里主要是从节能和保证机组稳定运行的角度出发, 但是如果对风冷热泵的自身性能加以适当的改善, 它的适用范围以及受众对象也会相应广泛起来。目前在我国的北部地区的某些实例表明, 一些针对具体温度及适应条件改善的风冷热泵已经可以在-15℃的外气环境之下运行。水源热泵空调系统是由一个封闭的双管水系统及若干个形式各异的水源热泵构成的。它可以充分地利用好环境内部的余热和废热, 就可以节能节效地使整个的空调系统进行正常的运行。当水温高于35℃的时候, 它向外来排放热量主要是要利用与其连接的冷却塔来, 而使用辅助加热设备比较适用于水温低于15℃的时候。值得注意的是, 水源热泵空调系统受外部气象的环境影响较小。另外, 水源热泵空调系统还具有压缩制冷机组的能效, 它可以把整个系统的用电量归整, 这样一来对于物业的管理以及电的供应是非常便捷的。
水源热泵空调系统有着杰出的热回收功能, 所以在气候适中的大部分北部地区可以广泛使用。它的建筑体型较大, 有明显、清晰的周边区与内区, 因其这样显著的特点, 便规定了内区面积要大于等于周边区, 也因此它更适用于内区热负荷较大的商场、办公楼。水源热泵的应用还很适合有洁净的江河水或者废水余热可利用的地方, 假设不考虑其经济性, 其实水源热泵空调系统可以说适用于全国的大江南北。
2风冷热泵空调系统与水源热泵空调的设计理念
在风冷热泵空调系统的设计中, 有四个方面需要注意。首先是如何按其最佳平衡点温度来选用热泵, 能够影响到热泵运行经济性的首要问题是辅助热源种类的选择。如果有蒸汽或者余热是最为经济的选择, 其次用煤气和燃油也是较为客观的选择。但是必须注意的是, 除了冬季供热要用的辅助热源之外, 为了防止冬季机组在停车之时, 向冷冻机油中注入冷媒, 则必须使用电加热曲轴箱里的油, 这样一来会大约多消耗掉百分之一的电力。
在防霜与除霜方面, 目前通常采用防止结霜的方法主要有增设辅助室外换热器和氟利昂加热器等等。常用的除霜方法则有旁通热气流除霜、转换工况热气反冲除霜以及空气除霜等。用脉冲电子膨胀阀转换工况是较为可行的方法之一。可以肯定的是, 除霜是极为必要的, 但是这一过程会引起能耗的加大以及热水温度的波动, 所以, 除了要考虑风冷热泵机组的性能优劣之外, 还要合理对于除霜的周期、温度等诸多的因素作以详尽周密的思考。另外, 出于节能节效和经济角度的考虑, 还应该在选用机组时, 把除霜的额外能耗列入考虑的重要因素之中。
水源热泵空调系统在设计中, 首先需要考虑水源热泵空调的条件能否直接应用于该空调建筑, 水源热泵空调有其自身的特点功能, 如果勉强的使用, 或者在运作之前没有考虑好它的使用条件, 那么必然会造成能耗大。其次还要在负荷的计算上, 分清内、外区各自冷、热负荷的大小以及怎样正确的利用。为了使置于各空调房间中的水源热泵机组进风的参数能够达到产品样本中夏季<29℃, 冬季>15℃的要求值, 还要考虑到信奉与排风间如何利用热量。在建筑中要注意, 若有配电间和大型热设备, 将会产生大量的热, 应注意加以回收。另外由于我国江河等天然水源资源广泛, 所以在实际的应用中, 还应该将这些优势融入考虑的范围之中。在我国诸多大型企业化工, 例如化工企业、钢铁制造企业中, 应该合理对它们排放出的大量的低位热能的产生加以利用, 但是与此同时也不能忽略有关的水质问题。
根据目前二者很多应用工程在实际应用中的分析, 水源热泵的效率以及应用范围都普遍高于风冷热泵效率。根据其不同的优势及其特点, 大、中型的集中空调多数采用的是水源热泵空调系统, 对于中、小型工程则大多采用的是风冷热泵空调系统。如遇到有余热、废热可以加以利用时, 要注意热回收这一问题。根据资料显示, 水源热泵空调还有一个优势在于, 它可以进行“化整为零”来减少电气设计的增容量与投资, 这样会更有利于物业的管理, 从而被世人所瞩目。风冷热泵的水源热泵应当在中央空调系统中被更加广泛的应用。
参考文献
水源空调 篇7
1 污水源热泵空调系统工作原理
1.1 热泵及热泵循环
从工程热力学原理的角度可以了解到热泵主要是一个热力循环供应系统, 其能够将资源转化为能量, 并使得低温环境中的热量能够转移到高温环境中, 同时, 其也是一个制冷系统。热泵主要消耗的能量就是机械能, 其在有效的吸收了低温环境中的热能后, 将所吸收的热能以及本身消耗产生的机械能一同传递到高温环境中, 从而获取相应的热能量。
通常而言, 在对热泵所产生的能量效率进行有效的计算的时候, 需要借助热泵的性能系数。热泵在用来进行制冷的过程中, 其会借助相应的制冷系数, 而在将其用作供热的时候, 就会借助一定的供热系数。其中供热系数的数值均在1以上, 从这点就说明, 热泵在供热的过程中, 其所产生的供热量总会超过消耗的能源量。由此可知, 相较于用电供暖以及燃烧不可再生能源供暖, 热泵供暖能够达到有效节约能量的效用。热泵在循环的过程中, 会结合低位能源来创造相应的经济价值, 其是一种具有实际应用价值的节能技术手段。
1.2 污水源热泵空调系统
污水源热泵空调系统概括的来说就是利用污水能量来进行供暖以及制冷的系统。污水源热泵空调系统可以在冬季的时候, 将污水中所产出的热能进行提取利用, 从而实现对人们的供热服务。而在炎热的夏季时, 其会吸收建筑物中的热能, 从而将其排放到污水中, 使得室内的温度降低, 并在污水中储存热量, 以供冬季供热使用。
污水源热泵空调系统主要是采用梯级的方式来对污水中的能量进行利用, 并有效的实现了温度的调节。其会根据室内温度的变化来进行温度的调节, 不断的将室内低品位的热能转化为热源以及制冷剂, 从而保障建筑室内的舒适度。坚持这种梯级供热以及温度对口的原则, 就能够有效的减少能源的消耗, 使得污染物的排放量减少, 在缩小温度差异的同时, 使得环境得到有效的保护, 可以说, 污水源热泵空调系统有着较高的经济利用价值。
2 利用污水热能减排性能计算与分析
2.1 污染物减排量计算
一般城市污水都是来自工厂生产加工所产生的污水, 这些污水在排放之前都进行过一定的处理。本文就根据1000m3的城市污水来进行计算研究, 并将温度差异控制在6℃, 利用下述公式进行热量的计算
上述公式中, M主要指代的是污水总量, 单位由m3来表示;C主要代表的是污水的容积比热, 其有固定值, 该值为4.2×103kj/ (m3·℃) ;而△t则主要指代的是污水所具有的温度差异, 单位以℃来表示。
2.2 污染物减排量预测
2.2.1 城市污水排放量
经调查所知, 近几年, 我国的污水排放量上涨幅度在3%-8%之间, 上涨速度较快。而在仅三年期间, 我国的污水排放总量也上涨了至少50亿吨, 从我国所具有的污水总量来说, 利用污水热能来进行供热和制冷, 是有着一定的可能性的。
2.2.2 二氧化硫、二氧化氮和粉尘污染物减排量
按每年10%的城市污水热能用于供热与制冷计算, 可分别得出每年各种污染物的减排量。近3年SO2减排量达60.69万t, NO2减排量将达3.22万t, 粉尘减排量将达3.96万t。如果提高城市污水热能利用比例, 各种有害物减排量将按比例增加。
3 利用污水热能节能性能计算与分析
由于人们对生活质量要求的提升, 使得人们对于供热、制冷的需求也越来越多, 这样就使得能源的消耗变得更加的严重。暖通空调是调节室内温度的主要工具, 而暖通空调运作过程中主要利用的能源就是煤炭, 利用燃烧煤炭所产生的能源来进行供暖以及制冷工作。而煤炭本身属于不可再生能源, 而且还会产生大量的有害物质, 对环境会造成污染, 所以应该应用一些情节能源。而污水就属于清洁能源, 利用污水取代煤炭进行能源的获取, 可以使得能源逐渐提升到高位, 不仅能够保障城市环境的质量, 还能够有效的减少能源的消耗, 提升能源的利用率。就相关的参考文献可以了解到, 污水在还没有被利用的时候, 污水中的能量以及投入的能量的消减量可以用下述公式进行计算:
3.1 与空气源热泵系统相比
取空气源热泵系统供热系数为3.00, 制冷系数为3.50;取污水源热泵空调系统平均供热系数为5.20, 制冷系数4.25, 设热泵污水进出口温差为6℃。仍以1000m3污水为例, 按上述理论可以计算出污水源热泵空调系统节能效果。在相同的供热量和制冷量的条件下, 污水源热泵空调系统比空气源热泵系统更为节能。在供热情况下, 投入能量削减率达到14.13%;在制冷情况下, 投入能量削减率达到5.05%。
3.2 与热水锅炉供热系统相比
比较污水源热泵空调系统和热水锅炉供热系统节能效果。假定锅炉效率为85%, 电动机效率为35%, 则根据锅炉效率和电动机效率的概念可得:
由上式计算得出, 污水源热泵空调系统与热水锅炉供热系统相比, 节能效率为53.30%。
4 结论
综上所述, 污水本身属于清洁和可再生能源, 利用污水来取代煤炭或者是一些不可再生能源来实施供暖和制冷, 在同等的条件下, 污水源热泵空调系统所消耗的能源相对较少, 可以将低位能源转化为高位能量, 这样就可以有效的达到节能的目的。同时, 相交于传统的供热系统来说, 污水源热泵空调系统在应用的过程中, 能够最大限度的提升能源的利用率, 减少污染物的排放, 从而达到保护环境的效果。可以说, 污水源热泵空调系统的应用本身就具有较高的经济价值和社会价值。
摘要：污水属于可再生能源, 利用污水源来进行供热以及供冷, 可以有效的减少污染物的排放以及对不可再生能源的消耗, 达到节能减排的目的。主要就城市污水源热泵空调系统工作原理进行简要的分析, 总结得出利用污水源热泵空调系统节能减排的性能, 希望通过本文的探究, 能够为相关的人员提供一定的借鉴和参考。
关键词：污水源热泵,空调系统,节能减排,性能
参考文献
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水源空调 篇8
随着我国经济的快速发展, 以及人民对室内环境舒适性要求的提高, 空调能耗问题日益受到关注。建筑能耗已接近全国总能耗的30%, 在建筑能耗中, 暖通空调能耗约占85%, 而且用能效率低[1]。因此, 为建筑物配置节能、合理的空调系统尤为重要。热泵作为一种节能型制冷空调产品已从工业应用转入空调领域, 被称为21世纪的“绿色空调技术”。近年来, 水源热泵空调系统作为一种节能型空调系统在我国逐渐得到广泛的应用[2,3,4,5]。
1 水源热泵
水源热泵技术属可再生能源利用技术, 它是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源, 进行能量转换的供暖空调系统。地表的水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡, 使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地热能成为可能。所以说, 水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。可再生清洁能源包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和城市污水热能等。利用这些能源时, 一般一次能源利用率均大于1, 具有很高的能源利用率。另外, 这类能源是非矿物性的自然资源, 数量丰富。同时属水源热泵空调系统于清洁能源, 利用它们不会或很少带来环境污染。
水源热泵空调系统具有节能环保、舒适灵活、可靠性高等特点[6,7], 在我国绝大部分地区均有较好的节能特性和经济性优势。尤其适合于有明显空调内外区, 可回收内区余热、全年或特定时段需要同时供冷和供热以及有分户计费要求的建筑。
文中空调系利用废弃的矿坑水作为热泵的水源, 该废弃矿坑水源水温常年保持在15℃左右, 对于水源热泵机组, 夏季具有较低冷凝温度, 冬季具有较高的蒸发温度。该矿坑水源热泵空调系统不仅对矿坑进行废物利用, 而且节约了煤炭和电能等高品位能源, 又减少了城市废热及CO2、NOx、SOx、粉尘等污染物的排放, 是一种综合利用低位能源的很有环保价值的技术措施, 具有良好的经济效益和社会效益。
2 工程概况
该工程为高层住宅小区, 位于河南省平顶山地区, 共14栋楼, 其中14号楼为3层公共建筑 (矿山医院宾馆) , 2~8号楼栋为11层住宅建筑, 1号楼和9~13号楼栋为21层住宅建筑。该住宅区要求冬季供暖, 夏季制冷, 一年四季提供热水。根据建筑高度和楼栋的位置情况, 把空调系统分为高、低和公共区三个区, 其中高区为12层至21层的用户, 面积约为20000m2;低区为11层及以下的用户, 面积约为60000m2;公共区为矿山医院宾馆, 面积约18000m2。该工程采用水源热泵空调系统, 并分利用废弃天然矿坑的水资源作为水源热泵空调系统的水源, 取水侧如图1所示。
3 水源热泵空调系统设计
3.1 设计参数及空调负荷
依据现行的《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 (GB50736-2012) , 室内的设计参数如表1、表2所示[8]。
经计算, 该工程高区夏天冷负荷为1850k W, 冬季热负荷为1320k W;低区夏季冷负荷为5562k W, 冬季热负荷为3960k W;公共区夏季冷负荷为1728k W, 冬季热负荷为1260k W。
3.2 空调冷热源
考虑到该住宅区所处位置具有较好的矿坑水资源, 选用型号为PSRHH-5103的克莱门特水源热泵机组作为系统的冷热源, 低区空调系统选用机组数量为3台, 高区空调系统选机组数量为1台;公共建筑选用机组数量为1台;单台机组技术参数为:夏季制冷量2034.3k W, 空调水进出水温度为12/7℃, 水源进出水温度15/30℃;制热量2184.6k W, 空调水进出水温度为40/45℃, 水源进出水温度15/6℃。
3.3 水源侧设计
水源热泵水源侧的水系统是影响热泵中央空调系统的重要因素, 通常设计时, 要求冬季制热水源侧水温应在14~24℃, 不低于12℃, 夏季制冷水源侧水温应在16~24℃, 不高于24℃。因为水资源非常宝贵, 该工程在设计水源侧水系统时, 利用废弃大矿坑的天然地表水。低区水源热泵机组水源侧采用2台板式换热器, 型号为CP250CL+400PI, 单台换热量3000k W, 水量300m3/h;高区和公共区的水源热泵机组水源侧分别采用1台板式换热器, 型号为CP250CL+267PI, 单台换热量2000k W, 水量200m3/h。
水源的水质不但影响换热效果, 还影响机组等设备的使用寿命。因此该工程采用型号为SYS-500C1.OGS/C-D的过滤型射频水处理器, 对水质进行综合优化处理, 并且防垢、防腐、杀菌、灭藻、超净过滤功能。
3.4 空调水系统
空调水环循环水系统采用一次泵变流量系统。低区空调系统选择3台型号为ISW200/400-75/4的变频卧式离心泵;高区空调系统和公共建筑空调系统分别选择2台 (1用1备) 型号为ISW200/400-75/4的变频卧式离心泵。采用多项全程水处理器对各区空调系统的循环水进行全自动杀菌、灭藻、过滤等处理。循环水供回水主管之间设置电动调节旁通阀, 由自动控制系统根据供回水压差联合调节水泵流量和电动调节旁通阀开度。
3.5 空调末端系统设计
该工程空调末端采用风机盘管+新风系统。风机盘管为卧式暗装, 易与装修配合, 在客厅暗装在局部吊顶内;在卧室与衣柜相结合暗装。考虑房间同时使用率较低, 造成空调房间围护结构传热量增加, 在风机盘管在选择计算时, 按常规负荷计算上浮30%左右。
3.6 机房系统设计
该工程水源热泵空调系统冬、夏季共用一套管路, 靠水路上阀门法切换来实现冷热工况的转换。在机房系统中, 夏季水源侧系统流经主机的冷凝器, 用户侧系统流经主机的蒸发器;冬季水源侧系统流经主机蒸发器, 用户侧系统流经主机冷凝器。空调侧和水源侧系统均采用定压膨胀罐+补水泵补水定压, 补水均为软化水。
水源热泵机组配有控制器和电脑控制板, 具有液晶中文显示和轻触按键操作面板, 可对系统进行参数设定、查询、修改等操作, 可自动根据负荷进行能量调节;手动/自动切换。
4 矿坑水源热泵的节能分析
热泵是按照逆卡诺循环运行。理想工质在高温T (T1) 、低温T0 (T2) 之间逆卡诺循环的温熵图如图2所示。
图2中, 面积ABCD代表净输入功, 面积DAFE代表系统从低温热源吸收的热量, 面积BCEF代表系统向高温热源释放的热量。通常用性能系数COP (Coefficient of Performance) 作为衡量热泵的性能指标, COP的计算公式为:
式中:COP—热泵的性能系数;
Q—热泵向环境输出的能量, k W;
W—热泵输入的有用功, k W。
热泵在制冷工况下的性能系数COP1为:
式中:QC—系统从低温热源吸收的热量, k W。
热泵系统处于制热工况下的COP2的计算公式:
式 (3) 中, 由于, 则热泵系统在制热工况下的COP恒大于1, 即说明输出的热量恒大于输入的热量, 然而传统的制热方式比如:燃煤、天然气和电采暖的COP均小于等于1。COP越高, 表明系统节能效果越好。
从数学角度分析一下冷热源的温度对COP的影响情况。由图2可得, 制热时COP的计算公式为:
将式 (4) 对T0求导得:
从式 (5) 可以看出, 恒大于0, 说明COP随着T0 (冷源温度) 的升高而增大, 随着T0的降低而减小。
将式 (4) 对T求导得:
从式 (6) 可以看出, 恒小于0, 说明COP随着T (热源温度) 的升高而减小, 随着T的降低而增大。
经研究得知, 该矿坑水源热泵系统的水源的温度常年保持在15℃左右, 对热泵机组性能系数COP的提高越有很大帮助。夏季, 热泵机组具有较低的冷凝温度, 制冷能力增大;冬季热泵机组具有较高的蒸发温度, 制热能力提高。由此可见, 不管在冬季还是在夏季, 矿坑源热泵系统的性能系数COP都能得到提高, 能源利用效率好。这就是矿坑水源热泵的节能原理。
5 结语
1) 该工程采用水源热泵系统, 因地制宜, 将天然矿坑贮存的热能利用热泵技术与空调系统相结合, 具有更大程度的节能、环保特点, 拓宽了水源热泵空调系统的应用范围。
2) 考虑到房间使用功能的变化, 以及室外气候条件的变化等, 空调负荷是不断变化的, 因此水源循环水和空调水循环水均采用一次泵变流量系统, 水泵变频控制, 节约运行能耗。
3) 水源热泵机组对水质要求比较高, 矿坑的天然水不直接流经水源热泵机组的换热器, 热泵机组水源侧进机组的水经不锈钢板式换热器换热后流进机组, 其初投资比开式冷却塔较高, 但提高了热交换效率。
4) 与空气源热泵相比, 夏季制冷期间, 矿坑天然水的温度平均值比空气温度低很多, 且水温稳定;冬季供热期间, 矿坑天然水具有温度高、变化幅度小的特点, 因此矿坑水源热泵机组的性能更加高效、稳定。
当下国家高度重视节能环保问题, 国家建设部出台政策予以大力支持水源热泵空调系统。利用废弃的天然矿坑水作为热泵的冷热源满足建筑物夏季制冷和冬季供热的要求, 而且不用设置冷却塔和锅炉房, 同时对环境减少了污染。它是很好的低位可再生清洁能源, 不但能源利用率高, 而且节能幅度很大。在当今能源紧缺、环境污染日趋严重的形势下, 矿坑水源热泵这种空调系统形式具有很好的节能和环保意义。
摘要：介绍平顶山地区某住宅建筑的空调系统工程, 该空调系统充分利用废弃矿坑的水资源作为水源热泵空调机组的水源。对水源热泵空调系统的设计要点:冷热源系统、水源侧水系统、空调水系统、空调末端及机房的设计及布置进行了全面介绍, 并对矿坑水源热泵系统的节能原理进行了分析。因矿坑水源较低的水温, 空调机组的性能更加高效、稳定, 进一步说明了矿坑水源热泵在节能环保方面的优势。对类似建筑物空调系统的设计提供了参考。
关键词：水源热泵,节能,矿坑水,空调系统
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水源空调 篇9
朝阳市劳动大厦为解决室温调节问题, 于2011年在其大厦周围建水源井, 采用“地温空调”循环系统以满足该宾馆室温调节需要。为此劳动大厦在其建筑物周围打井取水用于地温空调系统。为查明本建设项目地温空调取水的合理性、可行性和可靠性, 为满足室温调节需水要求提供技术支持, 论述如下:
1 项目简介
朝阳市双塔区劳动大厦位于朝阳市文化路二段 (兴隆大家庭斜对面) , 地上19层, 地下2层 (-12m) , 总建筑高度72.15m, 总建筑面积为27023㎡, 地温空调设备为麦克维尔空调制冷 (武汉) 有限公司生产的单螺杆式水源热泵机组”进行室温调节 (2台WPS2952B型) , 其制冷时冷却水流量额定地下水循环量100m3/h, 制热时蒸发器水流量额定地下水循环量206m3/h, 每日按最长运行时间11小时计算, 即日最大需地下水水量为:206m3/h*11h=2266m3。
取水水源类型为第四系砂砾卵石孔隙潜水, 在劳动大厦周围设2眼取水井、4眼注水井和1眼备用井, 取水方式为凿井, 通过取水井抽取地下水经地温空调机组进行能量交换取后, 再由注水井注回到附近原含水层中。
2 取水水源论证
2.1 水文气象及水文地质
论证区域位于半干旱大陆性气候带, 冬季寒冷, 夏季炎热, 春秋多风, 四季分明。该区域多年平均气温为9.0℃。据朝阳水文站资料 (1951~2009年) 多年平均降水量为473.5mm, 最大年降水量为1994年的763.7mm, 最小年降水量为1981年的273.4mm, 年降水量主要集中在6、7、8、9月份, 占年降水量的78%以上。
建设项目区地貌类型属大凌河一级阶地, 第四系冲洪积堆积物发育, 取注水井位于大凌河左岸堤脚800~880m处。第四系厚度37~39m, 表层0~2.2m为杂填土, 厚度0.9~2.2m;深度3.8~5.4m为粉质粘土, 厚度2.8~3.4m;深度37~39m为砂砾石, 厚度为32~35m。圆砾、卵石, 砂砾石分选较好, 无胶结, 透水性较好。地下水埋深9.3~10m, 含水层厚度27.00~29.7m。补给条件好, 地下水资源充沛, 单井涌水量小于5000m3/d。
建设项目区所在水文地质单元的第四系孔隙潜水属重碳酸钙型水, 矿化度820mg/L, 总硬度438mg/L, PH值7.4, 为无色、无味、透明, 能够满足地温空调系统用水要求。
本区地下水排泄方式主要有人工开采及向下游径流排泄两种方式。
2.2 单井抽、注水试验
7眼井中, Q1、Q2为抽水井, Z3、Z4、Z5、Z6为注水井, Z7为备用注水井, 详见图1。
抽水试验中, 观测水位设备为钟响式水位计, 流量观测设备为超声波流量计。抽水试验采用稳定流量实抽法确定开采量, 2眼取水井抽水流量皆为124m3/h, 取水井水位下降值0.70m;同时, 在出水管道上安装了分水控制阀门及超声波流量计, 分别向Z3、Z4、Z5、Z6水井注水, 注水量分别控制在Z3为54m3/h、Z4为54m3/h、Z5为70m3/h、Z6为70m3/h。水位稳定延续时间为7小时左右, 水位非稳定延续时间1小时20分钟至2小时之间。注水井水位上升
注水井中, 四眼井水位是逐渐上升并达到稳定, Z3号大口注水井稳定水位埋深值为9.3m、上升值为0.8m;Z4号大口注水井稳定水位埋深值为9.3m、上升值为0.8m。Z5号管井注水井稳定水位埋深值为8m、上升值为2.0m, Z6号管井注水井稳定水位埋深值为7.9m、上升值为2.1m。
通过抽水试验成果可计算影响半径R, 其计算如下:
式中:R—影响半径 (m)
K—渗透系数 (301m/d, 根据水文地质图查得)
Sω—抽水孔稳定水位降深值 (0.70m)
H—含水层厚度 (27m)
计算得R=126.21m。
2.3 取、注水可靠性分析
Q1和Q2二眼抽水井单井出水量均为124m3/h, 稳定水位降深值为0.70m, 计算影响半径值为126.21m, 由于抽水量大于需水量, 水位降深值很小 (含水层厚度27.0m) , 取水是可靠的。
Z3和Z4二注水井, 实际观测的水位上升稳定值为0.80m;Z5和Z6二眼注水井, 实际观测的水位上升稳定值分别为2.00m和2.10m, 水位的抬高在允许范围内 (地下水动态观测资料年变幅为2.40m) , 回注水量达到了100%, 增加1眼回注备用水井防止正常注水井损坏时使用, 因此共施工5眼注水井是可行的。
3 取注水对周边的影响
水源中央空调系统在运行过程中采用气水分离技术, 实行封闭等量实时取水及退 (注) 水, 开发利用地下水资源只是从地下水中提取 (释放) 能量的方式来实现制冷制热的目的, 不用氟利昂等其他制冷剂, 没有化学污染, 没有废气废热排放, 既不污染也不消耗地下水资源。
在抽注水试验过程中, 取水井降深较小, 只有0.70m, 且建设项目影响范围内没有其他供水水源。因此, 对区域地下水资源以及对附近其它取水用户没有明显影响。
另外, 取、注水井在成井过程中严格执行国家成井规范, 滤水器制作与滤层厚度符合规范要求, 经长时间抽水试验验证, 抽水时水中未见携带的细颗粒粉细砂。说明成井工艺合理, 又由于抽水降深小, 形成的水利坡度很小, 不会引起圆砾层中骨架结构的破坏;加之地下水主要贮存于圆砾层中, 无承压性, 圆砾层较为密实, 固结性好, 不会产生地面沉降等环境地质问题, 对周围浅基础建筑物无影响。
据调查水源井周围的建筑物均采用桩基础, 桩基均打到稳定的圆砾持力层, 且实际桩长大于6m, 深度在圆砾层16m上下。抽、注水井试验观测确认, 取水井取水时水位降深值0.70m, 注水井注水时水位上升值0.80~2.10m, 取、注水水位波动幅度均在年地下水年动态变化2.4m范围之内, 因此“地温空调”取水对该住宅楼及附近建筑亦无影响。
4 结论
通过对取水地段钻孔抽水试验, 二眼抽水井小时出水量248m3时, 降深只有0.70m, 满足并保证了“地温空调”每小时日所需206m3的水量。采用4眼注水井, 能够将循环使用后的地下水回注到含水层中。
通过已有的地下水水质检测成果及运行状况分析, 水质符合“地温空调”系统设备用水要求标准。回注水不污染地下水水质, 对地下水环境无影响。
水源地按设计标准取水后, 在目前情况下对附近其他用水户没有影响。不会引起塌陷、沉降等环境地质问题, 对周围建筑物无不良影响。
摘要：建设项目水资源论证是水资源管理发展的主流方向, 具有重要意义。通过对水文地质资料、抽水试验成果等分析计算, 对朝阳市劳动大厦“地温空调”项目取水水源的合理性、可行性和可靠性进行了论证, 为地下水源水资源论证提供了新的素材。