水源热泵在鑫湖商务会所中的运用
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摘要：热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。水源热泵利用储存在地球表面或地表水里的太阳能作为空调冷热源，是可再生能源利用技术。
关键词：水源热泵能源冷热源
中图分类号： S273 文献标识码： A 文章编号：
一、前 言
我国正处于城镇化快速发展时期，建筑业的快速发展使得建筑能耗不断增加。大量研究表明，一般中央空调系统能耗约占整个建筑总能耗的50%左右。作为公共建筑能耗中的大户，暖通空调系统的节能有很大潜力，对实现节能减排有着重要而深远的意义。
二、项目简介
鑫湖商务会所位于苏州工业园区青剑湖旁，会所建筑包括地下一层地上三层、建筑高度13米，总建筑面积约13700平方米。
本项目采用水源热泵空调系统，为会所建筑提供夏季制冷、冬季供暖，会所客房生活热水，并可实现夏季制冷、客房热水、冬季采暖一机三用。
采用水源热泵中央空调系统省去了空气源热泵的室外机以及冷水机组的冷却塔，不会影响会所的整体美观性，且不会出现“热岛效应”。它不仅有利于节约能源，减少污染，同时也改善了会所优美的环境。
三、会所的空调设计参数及负荷
1．室外空气计算参数
2．室内空气计算参数
3． 会所空调总冷、热负荷
经计算空调夏季空调总冷负荷为2100KW，热负荷为1400KW。
4．会所生活热水负荷计算
鑫湖商务会所主要是100多间标准客房与餐饮需要用热水，根据《建筑给排水设计规范》取值，客房标准间每床每天的60℃热水定额为120L/天•床。
1）、热水日用水量
=120×120×2×10-3=30（m3/d）
2）、最大小时用水量:
qrh=Kh×qrd /24=5.6×30/24=7(m3/h)
qrd——热水日用水量m3/d；
Kh——小时变化系数，取5.6；
3）、利用湖水源热泵制备生活热水热泵功率计算:
（1）制备生活热水热泵功率为
N===192（kw）
N------热水热泵功率，kw；
Δt----制备热水温升,55℃，设计冷水温度5℃，热水温度60℃。
ΔT----低谷电时段制备热水时间，取10h。
（2）热水储热水箱容积的计算
生活热水具有负荷突变，全天负荷不均匀的特点，特别是在非供冷工况季节，一方面实现削峰填谷，降低设备容量，一方面可以实现在夜间利用低谷电价制热，以节约运行费用。水箱的体积为：V1=Qd=30m3
设置1个水箱，每个水箱的有效容积为30m3 ，总容积为32m3,水箱设计尺寸分别为4000mm×4000mm×2000mm。
综合上述计算结果，会所夏季制冷总负荷2100KW, 会所冬季总负荷1600KW, 其中冬季采暖负荷1400KW,生活热水负荷192KW．
四、冷热源方案
（一）系统总原理图
原理简述：夏季水泵将湖水送入机房，经过旋流除砂器及机械压滤器后进入热泵主机，将热泵主机产生的冷凝热带走排至湖中。夏季热泵主机供回水温度为7℃/12℃. 冬季水泵将湖水送入机房，经过旋流除砂器及机械压滤器后进入热泵主机，热泵主机从湖水中吸收热量后排至湖中。冬季热泵主机供回水温度为45℃/40℃，在冬季极端天气时，采用锅炉补热，保证系统正常运行。
设计空调主机选用三台螺杆机，一台螺杆机标准工况制冷量220KW,制热量240KW，带全热热回收量为190KW,另设二台螺杆机标准工况制冷量1000KW，制热量1100KW。在冬季和非空调季节，一台小的螺杆机在低谷时段优先运行的模式，用32m3的水箱容积储存后24小时供热。
(二)、湖水的提取利用技术
1、湖水地理位置的特点
本项目三面环水，取水方便，提取湖水一方面可以作为冷热源，另一方面可使水网强制循环，增氧处理后，有利于水体净化，一举二得。
2、湖水的取水管路的设计
湖水源热泵空调系统与其它水源热泵系统相比最大的区别，在于湖水提取利用。本项目的湖水取用和主要由过滤格栅、取水井、取水潜水泵、以及其他辅助装置组成。
取水井设置与岸边并尽量靠近空调机房，以缩短湖水输送管的长度。但为了使湖水整体流动起来不产生“死水区”，因此建议多设几个取水井。取水井内设置有吸水阀、过滤器、潜水泵等。设置过滤器的目的是去除湖水中的大颗粒物质。
3、回水方案设计
（1）排放水说明
本工程湖水水源热泵系统循环水的回水，通过回水管被排回湖水中。水源水经过热泵机组循环后，只交换了热量，基本上不消耗水量。
（2）能源站的回水排放
能源站的取水口设置在会所北侧（上游），考虑到就近排放的原则，加上湖水的水体容量较大，调节能力较强。机房的回水口设置在会所南侧附近的岸边。即在水流的下游离取水口一定距离的地方（确保取水口附近的水温不受回水温度的影响，保障水源热泵机组的工作效率）设置回水口。
4、湖水处理及利用流程
（1）一级过滤
取水口前设置斜板过滤装置作为一级处理，过滤精度为40目。可有效去除水体中大量悬浮颗粒，将水源水处理成对热泵系统中的换热设备无堵塞的状态，使热泵机组能够长时间连续地从水源水中采集热。
（2）二级过滤器
为了保障系统的安全运行，加装二级机械过滤器，可以有效去除水中的砂子等颗粒，可有效保护主机等设备的安全稳定运行。
（3）三级机械过滤器
为了保障系统安全运行，在二级过滤器后，加装三级机械过滤器，过滤等级为80目/英寸，可以有效彻底去除水中的毛发及短纤，保护水泵等设备的安全稳定运行。
（4）胶球自动清洗装置
选用合适的湖绵胶球，球的湿态直径比换热管内径略大一点（20mm），且湿态比重和水相近，将胶球从装球室处投入装球室内，数量为换热管数量的10％左右，然后启动胶球泵，打开系统两端球阀，胶球就在比循环水进口压力略高一些的水流带动下进入换热器的水室，因胶球是一个多微孔柔性的弹性体，在循环水进口压差的作用下被挤压通过换热管对换热管内壁进行一次抹擦，使管内壁污垢随水流出，胶球随循环水经出水管进入收球网，在收球网板的阻拦下，把胶球分离出来，由胶球泵抽出重新回到装球室，如此循环往复对换热管实行连续自动运行清洗。
五、总结
水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的空调系统,是一种利用清洁的可再生能源技术。水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。据美国环保署（EPA）估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户30％～40％的供热制冷空调的运行费用，我国江南一带具有丰富的地表水资源，给地表水水源热泵提供了丰富而广阔的运用平台和前景。
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