地源热泵冷热水机组在高层住宅中的应用
【慧聪暖通制冷网】
建设地点：陕西省镇安县
设计时间：2008年11月
主要设计人：汪东洋、徐建明、刘晓军
本文执笔：汪东洋
一、工程概况
天坤都市A座工程位于陕西镇安县，总建筑面积28988平方米，高56.1米，地上18层，地下1层。其中地下一层为车库、配电房及水泵房等设备用房，一层为库房，二层为商铺，三至十八层为住宅。
二、空调冷热源
本设计根据工程建设所在地的地下水源及地质条件，从节能及环保的角度出发，经过多种技术经济比较，并与甲方多次商榷，最终决定空调冷热源方式采用深蓝地源热泵中央空调系统。该系统充分利用地下水中低品位热量，将低品位能量提升利用。系统主要分为三个系统：一次水系统（地下水），二次水系统、末端水系统。
三、设计思路
根据二至十八层的空调总冷负荷为1960kW、总热负荷为1371kW，夏、冬季以地下水作为地源热泵机组的冷、热源。该设备以R22为冷媒，夏季提供回水温度7/12℃冷冻水；冬季提供回水温度55/50℃热水。其综合能效比值夏季～4，冬季～3。
一次水系统为开式系统，潜水泵抽取地下水至消防水池，再由消防水池排至回灌井，避免地下水泵长期运行，节约地下水，节约用电，提高地下水使用率。
二次水系统包括两部分：○1板换热源侧水泵抽取消防水池过板式换热器再回到消防水池或回灌井（开式系统）；○2板换使用侧水泵循环系统内水过地源热泵主机，再经板式换热器换热后，再次循环（闭式系统）。二次水系统板换的热源侧为开式，其循环泵根据板换使用侧温度变频运行，使循环泵在低负荷下节能运行；二次水系统板换的使用侧为闭式，其循环泵根据系统压力变频运行，在很低负荷下通过压差旁通阀旁通，解决了传统中央空调（大系统）在低负荷状态下无法运行以及能源浪费严重等问题。
末端水系统循环泵为地源热泵机组自带水泵，使系统内的水在地源热泵机组与室内末端间循环（闭式系统）。
整个水系统均采用膨胀水箱定压补水，二次水系统的膨胀水箱设在屋顶，末端水系统的膨胀水箱分别设在九层天棚内和屋顶。
四、运行原理
利用消防水池作为系统调峰使用，以便充分利用地下水，节约打井费用，减小初投资等，地下水潜水泵根据消防水池液位启停，以便充分利用地下水和节约用电。二次水系统板换热源侧循环水泵根据板换使用侧温度变频运行，抽取消防水池内的水经板换后，夏季水温度高时直接排至回灌井，水温度低时返回到消防水池再重复利用，而冬季则相反；地源热泵机组启停控制其热源侧管路的电磁阀开关，因此板换使用侧的水泵根据系统压力变频运行，同时为保证地源热泵机组在低负荷状态下运行，板换使用侧供回水管间设压差旁通阀；末端水系统由地源热泵机组自带水泵为系统提供循环动力，循环在热泵机组与室内末端间系统内的水。系统原理图如下：
慧聪暖通制冷网配图：空调水系统图
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五、系统优势
深蓝空调的此套系统使用清洁的水和电为能源，在运行中无固态、液态和气态污染物排放，是“绿色”环保型供暖（冷）的环境系统工程；本系统占地小，机房布置灵活，可安置在建筑物地下室。本系统更不需要传统供暖锅炉、煤灰场、油库、燃气站网和消防系统等设置，节约占地面积，节约建筑费用。
本系统既有分散式空调的布置灵活，启动电流小，在极低负荷下也能节能运行等特点，又兼具有集中式空调在考虑不同时使用时可以适当降低机组型号，节约初投资，以及在各种负荷状态下都能节能运行。
该系统的供热方式下与锅炉供暖相比，减少了锅炉房及其配套设施的占地面积，节约了土地资源，同时本系统能源利用率更高，综合能效比约为3，而锅炉效率90%左右，本系统无废气排放，而锅炉排放大量废气，污染环境；制冷时本系统与传统螺杆机组相比，省去了冷却水系统，少冷却水蒸发，节约水资源，也消除了冷却塔的噪音源、滋生及水雾漂移蒸发，在低负荷下，传统螺杆机组负荷调节只有4个档位（25%、50%、75%、100%），而本系统调节范围更广，在部分负荷下，传统螺杆机组不停转换档位以及启停来满足房间负荷要求，运行不经济，影响机组寿命，而本系统克服传统中央空调在部分负荷下运行不经济的问题。
该系统与风冷热泵（以及VRV系统）相比，虽然本系统要复杂些，需打井，要消防水池或另修水池，水泵要多些，但本系统无论制冷或制热都比风冷热泵节能40%以上，因为风冷热泵受夏季室外高温以及冬季室外低温影响，能效比大大降低，全年综合能效比约为2，而本系统因地下水水温常年几乎恒定，变化较小，能效比稳定受室外温度影响较小，全年综合能效比约为3.5。初投资高昂的VRV系统与风冷热泵一样有风冷系统一样的缺点，在夏季室外高温以及冬季室外低温时，房间需要较多的冷量或热量时，而主机则能效比大大降低，耗电量增加，浪费能源，同时为满足房间使用需要，必须考虑室外气温影响，加大机组型号，增加初投资。
六、社会效益
地源热泵系统在欧美地区已被广泛采用，其主要原因：地下水资源能够得到充分利用和保护；比其他的空调系统更加节能环保；COP值较高，能源利用率为传统制冷方式的3～4倍，无污染，冬季无须设置锅炉即可供热。运行成本低，初投资为传统电制冷方式的2/3，运行费用仅为1/2，同时节省了大量的站房面积。地源热泵系统成为暖通空调行业发展的新趋势。而深蓝水地源中央空调更是以突出的节能效果和显著的品质优势成为行业首选品牌！
