花園水源熱泵空調(diào)管理論文

1、花園水源熱泵空調(diào)管理論文摘要：詳細(xì)介紹了武漢香榭里花園水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，并指出了抽水、回灌井設(shè)計，水源熱泵機(jī)組選用的技術(shù)要點，并結(jié)合系統(tǒng)實際運行情況分析了其節(jié)能和環(huán)保效益。 關(guān)鍵詞：地下水水源熱泵節(jié)能 武漢香榭里花園位于武漢市漢口香港路中段，是武漢市地稅局開發(fā)建設(shè)的職工自用住宅小區(qū)，整個小區(qū)占地17畝，東西方向長約140m，南北方向長約100m，臨街有幢70年代興建的8層住宅樓，長度約60m。小區(qū)由三幢13層的小高層住宅圍合而成，總建筑面積為40856m2,其中1號樓1單元17層為辦公用房，辦公用房建筑面積2856m2。小區(qū)建筑高度40M，共有住戶188戶。 本工程98年開始設(shè)計，200

2、0年開始動工興建，2002年11月竣工投入使用，現(xiàn)已使用一個完整的空調(diào)制冷供暖季，使用效果良好，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目的。 1設(shè)計參數(shù) 空調(diào)室外設(shè)計參數(shù)按采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（GBJ19-87，2001版）武漢地區(qū)氣象參數(shù)選取，室內(nèi)設(shè)計計算參數(shù)按表1選取。根據(jù)室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)，計算出的室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷如下：1號樓（綜合樓）空調(diào)冷負(fù)荷1164.6Kw，熱負(fù)荷931.7Kw；2號住宅樓空調(diào)冷負(fù)荷1058.4Kw，熱負(fù)荷846.8Kw；3號住宅樓空調(diào)冷負(fù)荷1464Kw，熱負(fù)荷1171.2Kw?？照{(diào)總冷負(fù)荷3687Kw，熱負(fù)荷2950Kw。 表1空調(diào)室內(nèi)設(shè)計計算參數(shù)序號 名稱 夏季 冬季 溫度（） 相對

3、濕度（%） 溫度（） 相對濕度（%） 1 辦公 26 60% 20 40% 2 客廳 27 65% 20 40% 3 餐廳 27 65% 20 40% 4 臥室 26 65% 20 40% 2空調(diào)冷熱源 該場地位于長江一級堆積階地中部，地勢平坦，地面標(biāo)高20.5m，根據(jù)場地巖土工程勘察報告和武漢地質(zhì)工程勘察院2001年4月編制的“試驗井水文地質(zhì)報告”可知，場地內(nèi)賦存豐富的地下承壓水，開發(fā)利用條件極好，具備使用水源熱泵的條件。 2.1場地水文地質(zhì)條件和主要含水層水文地質(zhì)參數(shù) 場地地層為第四系全新系統(tǒng)沖積層，為一元結(jié)構(gòu)，自上而下分布為：雜填土，深度01.6m；淤泥質(zhì)粘土，深度1.614.0m；淤泥

4、質(zhì)粉砂，深度14.017.0m；粉細(xì)砂，深度17.035.0m；屬弱透水層，厚度18m；細(xì)砂，深度35.040.0m,主要含水層，層厚5m；含礫中粗砂，深度40.043.0m，礫徑一般為0.51.0cm，主要含水層，層厚3m；砂礫石，深度43.046.0m，以礫石為主，礫徑一般為1.05.0cm，最大達(dá)12cm，磨園度好，主要含水層，層厚3m；含礫粘土巖，深度46.047.0m，礫石大小混雜，以石英巖、石英砂巖為主，次為火遂石、硅質(zhì)巖，為隔水層。因此，場地含水層總厚度為29m，其中主要含水層厚度為11m，分布在中下部。 2001年4月測得地下靜止水位標(biāo)高為17.8m（從井口標(biāo)高21.0m算起埋

5、深3.2m），含水層頂板標(biāo)高3.5m，因此，地下水的類型為承壓水，承壓水頭高度為14.3m。抽水試驗系單井抽水試驗，當(dāng)用QJ-5/24型深井潛水泵抽出水量1200m3/d時，5分鐘后地下水位基本穩(wěn)定于標(biāo)高14.7m處，水位下降值3.1m，水位穩(wěn)定時間24小時。經(jīng)過計算，水文地質(zhì)參數(shù)為：滲透系數(shù)K值為14.55m/d，影響半徑尺值為118.33m。 地下水為無色、無味、無肉眼可見物，實測水溫為18.5，經(jīng)水質(zhì)分析，地下水水化學(xué)類型屬重碳酸鈣型水，PH值為7.2，總礦化度980.75mg/l，總硬度535.12mg/l，屬中等礦化極硬水?？傝F（Fe）含量為16mg/l，其中Fe2+含量為15.8m

6、g/l，Mn含量為0.44mg./l，CL-含量為84.72mg/l。不經(jīng)過專門處理，不適宜飲用和生活洗滌用。 2.2抽水井和回灌井設(shè)計 抽水井、回灌井的布置及設(shè)計必須根據(jù)場地環(huán)境條件進(jìn)行，在保證水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)地下水長期穩(wěn)定使用的前提下，又不致造成地下水利用期間地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)。經(jīng)過計算機(jī)和水源冷熱水空調(diào)機(jī)組的選型，地下水開采量必須達(dá)到滿足高峰空調(diào)負(fù)荷的3000m3/d。根據(jù)此用水量和試驗井抽水試驗數(shù)據(jù)，抽水井設(shè)計為三口，每口井水量1000m3/d,三口井三角形布設(shè)，間距80120m，回灌井五口，每口井回灌水量600m3/d，總回灌水量3000m3/d，五口井呈梅花形布置，井間距最小大于40m

7、。當(dāng)三口抽水井與五口回灌井同時工作時，即抽取的地下水經(jīng)水源熱泵機(jī)組利用后全部回灌入五口回灌井時，經(jīng)電子計算機(jī)專用程序計算后，并繪制出抽水井和回灌井同時工作狀態(tài)下水位等值線圖顯示，場地東側(cè)基本沒有變化（變化小于0.5m），場地南側(cè)地下水水位有不到1.0m的沉降，大部分場地的地面沉降均小于0.5cm，只有場地南側(cè)地面沉降有1.0cm。大部分場地（包括原有8層住宅樓）不均勻沉降小于0.2，不會產(chǎn)生不良地質(zhì)現(xiàn)象或影響建筑物的正常使用。地下水的開采與回灌設(shè)計由武漢地質(zhì)工程勘察院進(jìn)行，并由湖北省深基坑工程咨詢審查專家委員會進(jìn)行了咨詢審查，設(shè)計方案得到了確認(rèn)和通過。 抽水井的井結(jié)構(gòu)為：井孔深度47.0m，孔

8、徑500mm，井管直徑273mm，井管為壁厚8.0mm的無縫鋼管，管與管采用對口焊接，井管下置深度47.0m，自上而下023.0m為實管，23.046.0m為過濾管，46.047.0m為沉淀管。井管與井孔均必須圓直，井管下入井孔時，井管必須有找中器，管底必須用鋼板焊死，井孔與井管間從下而上回填標(biāo)準(zhǔn)礫砂（粒徑23mm）至深度18.0m處，再用干粘土球填至地面。采用包網(wǎng)填礫過濾器，過濾管在深度23.0m處與實管連接，過濾管表面由梅花形孔眼排列而成，過濾管表面必須均勻地焊縱向墊筋17根，墊筋外面用3層60目尼龍網(wǎng)扎牢（取水時要求地下水含砂量小于二十萬分之一）抽水井施工完畢后必須洗井直至水清砂凈，方可

9、用水泵進(jìn)行抽水，每口井均必須經(jīng)過抽水試驗和試運行，方可正式投入使用。 回灌井的井結(jié)構(gòu)為：井孔深度47.0m，孔徑500mm，井管直徑273mm，井管為壁厚8.0mm的無縫鋼管，管與管間采用對口焊接，井管下置深度47.0m。井管從孔口算起034.0m為實管，34.06.0m為回灌過濾管，46.047.0為沉淀管，沉淀管底部用鋼板焊死。井管與井孔間從下而上，回填標(biāo)準(zhǔn)礫砂（粒徑25mm）到深度21.0m處，兩用干粘土球填至深度10.0m處，最后用水下澆注法將水灰比為0.45的純水泥漿澆注至孔口。采用纏絲包網(wǎng)填礫過濾管，過濾管在深度34.0m處與實管連接。過濾管的孔眼排列，孔徑數(shù)量和孔隙率與抽水井的過

10、濾管相同。過濾管表面焊接縱向墊筋的直徑、材料、數(shù)量也與抽水井的過濾管相同，回灌井施工完畢后必須立即洗井，直至水清砂凈，接著進(jìn)行回灌水試驗和試運行，并提出相應(yīng)資料，方可投入使用。 為保證隨時掌握地下水的使用和變化情況，還應(yīng)該設(shè)置專門的水位觀測井或利用抽水井與回灌井進(jìn)行水位觀測。抽水井與回灌井的科學(xué)設(shè)計和合理分布直接影響到水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，必須找有資質(zhì)的專業(yè)水文地質(zhì)部門進(jìn)行設(shè)計，鑿井施工也必須嚴(yán)格按供水管井設(shè)計施工及驗收規(guī)范（GJJ10-86）執(zhí)行，以確保成井的質(zhì)量。 2.3水源冷熱水機(jī)組選用 地下水在夏季和冬季的實際需要量，與空調(diào)系統(tǒng)選擇的水源冷熱水機(jī)組性能、地下水溫度、建筑物內(nèi)循

11、環(huán)溫度和冷熱負(fù)荷以及熱交換器的型式、水泵能耗等有密切關(guān)系。電腦軟件選型分析及實際工程使用結(jié)果表明地下水使用溫差較大時，水源冷熱水機(jī)組的能效比較高，地下水的使用量較小，其配套井水泵的功率也較小。因此，在實際選用水源熱泵系統(tǒng)時，應(yīng)盡可能加大地下水的使用溫差，減少地下水用量，這對提高水源熱泵系統(tǒng)的能效比和減少地下水量的開采，保護(hù)水資源都是極為重要的，如此合理高效地利用地下水資源才能產(chǎn)生最好的節(jié)能環(huán)保效益。經(jīng)過多方技術(shù)論證，設(shè)計中最后選用意大利克萊門特公司生產(chǎn)的BE/SRHH/D2702型水水螺桿冷熱水機(jī)組3臺，因地下水氯離子含量偏高（84.72mg/l），為防止水源冷熱水機(jī)組被腐蝕和泥沙堵塞，地下水

12、抽取后先進(jìn)入板式換熱器，設(shè)計中選用的板式換熱器為阿法拉伐公司的M15-EFG8型板式換熱器。板式換熱器采用小溫差（對數(shù)溫差2K）設(shè)計，制冷時地下水進(jìn)/出口溫度為18/32，進(jìn)入機(jī)組溫度為20/34；制熱時，地下水進(jìn)/出口溫度為18/10，進(jìn)入機(jī)組溫度為16/8，每臺機(jī)組地下水冬夏季的使用量均為80m3/h。采用板式熱交換器間接換熱，水源冷熱水機(jī)組的能效比約降低5%左右，但能保護(hù)機(jī)組穩(wěn)定正常運行，提高機(jī)組的使用壽命。 3空調(diào)系統(tǒng)形式 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)水環(huán)路的設(shè)計與常規(guī)冷水機(jī)組水系統(tǒng)的設(shè)計略有差異，必須根據(jù)各生產(chǎn)廠家的技術(shù)要求進(jìn)行考慮。用戶側(cè)及地下水側(cè)空調(diào)循環(huán)水泵與水源冷熱水機(jī)組均采用先并后串的方

13、式，循環(huán)水泵既可與冷熱水機(jī)組實現(xiàn)“一對一”供水，又可互相調(diào)節(jié)互為備用。對于水源冷熱水機(jī)組來說其實現(xiàn)夏冬季節(jié)制冷供暖的轉(zhuǎn)換，是通過水路系統(tǒng)閥門的轉(zhuǎn)換來進(jìn)行的，夏季用戶側(cè)通過蒸發(fā)器回路供應(yīng)冷凍水，冬季用戶側(cè)則通過冷凝器回路供應(yīng)供暖熱水。因此夏冬季節(jié)水環(huán)路轉(zhuǎn)換閥最好采用調(diào)節(jié)靈活、性能可靠的電動閥，采用普通蝶閥時也一定要采用關(guān)斷靈活、密閉性好的閥門。地下水井抽水泵可采用深井潛水泵，潛水泵下放深度應(yīng)在動水位之下5m處，安裝要平穩(wěn)，泵體要居中。一般依據(jù)井管內(nèi)徑、流量和揚程要求，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的樣本選配合適的水泵，再根據(jù)所需電功率選擇電機(jī)及配套電纜。潛水泵的揚程應(yīng)包括井內(nèi)動水位至機(jī)房地面高度，管道及板式換

14、熱器阻力，水泵管道阻力及回灌余壓。地下水回灌管道設(shè)計應(yīng)根據(jù)各回灌井的距離進(jìn)行阻力平衡計算，以保證各灌井流量的均衡。 空調(diào)室外水環(huán)路和室內(nèi)立管均采用機(jī)械密閉同程式系統(tǒng)，每個戶型由上至下均設(shè)有空調(diào)供回水管井，下供上回，戶內(nèi)空調(diào)水管路為異程式。每戶供水管上設(shè)有分戶計量裝置，回水管上設(shè)有流量平衡閥。戶內(nèi)空調(diào)末端設(shè)備均為臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管，根據(jù)裝修布置情況頂送頂回或側(cè)送底回。風(fēng)機(jī)盤管及戶內(nèi)連接水管的布置均根據(jù)戶型設(shè)置情況盡量利用走道、進(jìn)門過道，衛(wèi)生間、廚房等對房間使用功能影響較小的位置，做到隱蔽、美觀并與室內(nèi)裝修融為一體?？照{(diào)室內(nèi)供回水管保溫采用難燃橡塑管套，室外空調(diào)供回水水管采用聚氨脂現(xiàn)場發(fā)泡保溫直埋管

15、，并作五層防水防腐保護(hù)層和玻璃鋼護(hù)殼，穿越馬路的直埋管增設(shè)鋼套管，并保證埋設(shè)深度在1m以上。 4空調(diào)自控及減振 克萊門特水源冷熱水機(jī)組采用CVM300電腦微處理器，功能齊全，可自動調(diào)溫，調(diào)節(jié)流量、故障報警、記錄及自診斷功能，可進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控，實現(xiàn)無人值守。多機(jī)控制系統(tǒng)除具備單機(jī)自動化配置及功能外，還具備顯示多機(jī)組運行情況，根據(jù)回水溫度電腦自動判斷空調(diào)系統(tǒng)是部分機(jī)組運行還是全部機(jī)組運行。機(jī)組根據(jù)負(fù)荷側(cè)回水溫度進(jìn)行邏輯計算，控制機(jī)組的運行狀態(tài)及啟停機(jī)，每臺機(jī)組采用無級能量調(diào)節(jié)實現(xiàn)機(jī)組的高效節(jié)能運行。機(jī)組還具備控制多臺壓縮機(jī)的均衡運行功能，能控制調(diào)整每臺壓縮機(jī)的運行時間，確保壓縮機(jī)的長期高效運行。 水

16、源冷熱水機(jī)組壓縮機(jī)的下面設(shè)置彈簧減振器，減振效率在85%以上，即振動傳遞率小于0.15，降低了機(jī)組的振動及系統(tǒng)的振動，從而降低了機(jī)組的運行噪聲?？照{(diào)水泵、機(jī)組進(jìn)出口均采用橡膠接頭軟性連接，冷水機(jī)房內(nèi)的空調(diào)水管均采用減振支吊架，避免因機(jī)組、水泵及管徑系統(tǒng)的振動而產(chǎn)生的噪聲。 5設(shè)計總結(jié) 香榭里花園水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)于2002年11月竣工投入使用，經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試和一個完整的空調(diào)制冷供暖季運行檢驗，空調(diào)使用效果良好，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目的。對今年6、7月份中央空調(diào)用電的運行記錄進(jìn)行分析，可以看到6月份日均用電量為4970Kw，按小區(qū)建筑面積40856m2計算，每平方米建筑面積空調(diào)耗電0.122Kw/d，電

17、費支出0.064元/d；7月份因連續(xù)高溫日均用電量略有上升，達(dá)到6342Kw，每平方米建筑面積空調(diào)耗電0.155Kw/d，電費支出0.082元/d。以戶均面積200m2計，一戶日均空調(diào)電費支出為12.8元，月支出為384元，相當(dāng)于一臺2匹空調(diào)的費用支出，可以看出其運行費用是很低的，既低于常規(guī)冷水機(jī)組中央空調(diào)系統(tǒng)，更低于戶式中央空調(diào)系統(tǒng)。進(jìn)一步的分析可以看到，水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)運行費用之所以如此低廉，除水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)較常規(guī)冷水機(jī)組中央空調(diào)系統(tǒng)能源利用效率高，中央空調(diào)系統(tǒng)在大面積居住小區(qū)中使用較戶式中央空調(diào)具有更大的負(fù)荷調(diào)節(jié)性和節(jié)能性，居住小區(qū)面積越大其用戶空調(diào)的同時使用率就越低，其負(fù)荷的參差性就越大，中央空調(diào)系統(tǒng)滿負(fù)荷運行的時間就越短，其優(yōu)越性和節(jié)能性就越顯著。按以上6、7月份的運行數(shù)據(jù)折算，6月份的中央空調(diào)系統(tǒng)每天滿負(fù)荷運行時間為5.24小時，7月份的每天滿負(fù)荷運行時間也僅為6.68小時，遠(yuǎn)低于戶式中央空調(diào)系統(tǒng)和分體式空調(diào)器的滿負(fù)荷運行時間。 香榭里花園中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，風(fēng)機(jī)盤管采用了電動二通閥的變流量系統(tǒng)，熱泵機(jī)組主機(jī)供回水總管上設(shè)壓差旁通控制。因住宅小區(qū)空調(diào)同時使用率較低，其節(jié)能效果應(yīng)是非常顯著的，遺憾的是其主在后期因為控制整個投資成本，而砍掉了電動二通閥的節(jié)能控制系統(tǒng)，否則此中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能效果應(yīng)更優(yōu)于現(xiàn)在的實際運行情況。另外，從實際運行情況來