将既有建筑常规空调改造为地源热泵空调的工程实践
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇将既有建筑常规空调改造为地源热泵空调的工程实践范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：本文介绍了天津港集团二、四公司办公楼常规空调系统改造为地源热泵空调的方案设计与工程实施。该工程用可再生能源的地源热泵技术取代了原有的空调冷热源方式，即“热网+电制冷”。文章详细介绍了将原有螺杆冷水机组就地改造为热泵机组系统的方案、设计并完成了地埋管地源热泵换热系统，从而取得了节约电能和节约运行费用的突出效果。
关键词：地源热泵；系统改造；节能；节运行费
中图分类号：TE08 文献标识码：A
一.工程概况
天津港集团二、四公司办公楼位于天津塘沽新港2号路旁，总建筑面积27000㎡，地上16层，地下1层。建筑冷负荷2966kw,冷指标110w/㎡；建筑热负荷2200kw,热指标82w/㎡。办公楼设有中央空调系统，夏季供冷、冬季供暖。冷热源机房设在办公楼负一层。本项目地源热泵系统改造竣工时间为2011年10月15日。设计单位为天津大学建筑设计研究院。
1.本项目原有系统介绍
（1）冷水机组 原有2台特灵螺杆冷水机组，型号为RTHD，制冷量1388.8Kw，输入功率264.7Kw；
（2）冷水/热水循环泵 原有3台凯泉立式屏蔽泵，电机功率30Kw，流量200m3/h，扬程32m，配用软启动柜；
（3）冷却水泵 设有3台凯泉立式屏蔽泵，电机功率45Kw，流量374m3/h，扬程29m，配用软启动柜；
（4）自动换热机组 设有1套目换热机组，市政热水侧进出水温度60/50℃，用户侧进出水温度44/48℃；
（5）制冷机房 安装有霍尼韦尔DDC控制柜，对系统供回水温度、压力和流量进行检测。而系统冷却水侧则无检测装置，即对冷却水泵、冷却塔和制冷机组无监控。制冷站内未设监控电脑，制冷系统的设备均由操作人员手动操作，操作人员值班室距离制冷供热站大约20米；
（6）分集水器上设有5个分支管道，分别供：①一楼东区空调机组2台（包括营业厅、 前厅和280人会议室）；②一楼西区空调机组和一层西侧办公营业风机盘管（风盘）；③东区1~16层风盘；④西区2~16层风盘；⑤公共区1~16层风盘。
图1为改造前冷热源空调系统流程图。
图1 改造前空调冷热源系统流程图
2 .地源热泵工程改造
（1）将2台特灵螺杆冷水机组就地改造为热泵机组，热泵机组参数为：制冷量1388.8Kw，输入功率264.7Kw，制热量1493Kw，输入功率317.9Kw；
（2）将冷热源由原来的“热网+电制冷”改为垂直地埋管+冷却塔复合式地源热泵系统；
（3）拆除原有自动换热机组；
（4）增加3台熊猫牌地埋管循环泵，循环泵电机功率45Kw，流量310m3/h，扬程28m；
图2为改造后地源热泵系统流程图。
图2 改造后地源热泵空调系统流程图
二.地埋管换热器设计与施工
1.设计参数
该项目的热响应特性试验孔为120m深双U地埋管，其试验数据为：单孔取热4.2kw，放热7.44kw。据此计算出该项目地埋管钻孔数为420眼，采用双U120米垂直地埋管换热器。
2.设计计算
（1）按热负荷计算
①计算用参数
热泵机组EER=1493/317.90=4.7，热响应试验取热4.2kw。
②取热量计算
最大取热量=∑[空调热负荷×(1-1/EER)]-∑水泵释放热量=2200×（1-1/4.7）-45×2=1642kw
地埋管孔眼数计算
N=1642×1.07/4.2 ≈420眼（式中考虑7%的富裕量）
（2）按冷负荷计算
①计算用参数
热泵机组COP=1388.8/264.70=5.25，热响应试验放热7.44Kw。
②放热量计算
最大放热量=∑[空调冷负荷×(1+1/COP)]+∑水泵释放热量
=2777.6×（1+1/5.25）+45×2=3397Kw
依据以上计算，考虑到现场已有备用冷却塔可以实现夏季调峰问题，故以热负荷计算所得数据确定了地埋换热器数。
3 冷水机组改造为热泵机组的工程施工
（1）机组改造施工
拆装改造前记录了机组原有运行参数。
安装用于拆卸压缩机机组的吊架；
拆卸控制电线和电机连接电缆；
按照lock out 和tag out 程序停机，利用冷媒回收设备回收机组冷媒，将冷媒存放在合格回收瓶；
④ 油箱放油，将冷冻油排放处理（应和冷媒一致）；
⑤ 断开其它油路，并连接制冷剂管路；
(2)装配热泵机组
重新装配机组，更换所有垫片和O 型圈；
抽真空、试压和查漏；
重新充注冷媒，更换冷媒过滤器；
④ 重新充注冷冻油，更换油过滤器；
⑤ 启动机组，检查机组和水系统运行情况，记录机组运行参数；
四.运行费用和节能性分析比较
1.计算依据
（1）冬季供暖天数120天，每天24小时（白天机组和水泵正常工作时间8小时，白天平均负荷系数为0.8；夜间只开水泵运行时间16小时，或短时间开1台热泵机组，夜间平均符合系数为0.3）；
（2）供暖季节同时使用系数为0.7；
（3）电费单价1.00元/Kw·h；
（4）水泵耗电仅计新增加的地埋管循环水泵耗电，功率为2×45 Kw =90Kw；
2. 改造后运行电费
（1）耗电设备
供暖运行电费计算中，只计算地源热泵系统中热泵机组和地埋管循环水泵的耗电，其他费用如人工费、水费等，均不计在内；空调循环水泵的耗电也不计算在内（与使用热网相同）
（2）计算公式
供暖费=（热负荷/热泵机组EER+地源循环水泵）耗电×供暖天数×冬季同时使用系数×（日间、夜间运行小时×负荷系数）×电费单价（元）
=（2200/4.7+90）×120×0.7×（8×0.8+16×0.3）×1.00
=525046.45（元）
供暖费单价：525046.45/27000=19.45元/㎡。
3. 改造前后运行费用比较
据天津港集团提供的资料，改造前办公楼每年电费支出约270万元（包括空调、照明、热水器等），城市热网热源使用费405万元（150元/㎡），总计675万元。
4.节能效果
该项目实施后，冬季采暖节约热源费352.5万元，按天津工业电价1元/Kw·h计算，仅冬季采暖即可节电352.5万Kw·h，可见节能效果非常明显。
五.结语
随着我国科学技术的不断发展，传统的燃煤、燃油的供热方式因为污染环境、运行费用高，不断被太阳能、空气能、地热能等清洁能源所替代，这些可再生能源技术不仅解决了难以实现集中供热区域的用能、环保及安全等问题，而且还达到了节能减排的目标。
天津港集团二、四公司办公楼在通过节能改造后的实际系统运行中，依据公司东街供暖期间电表实际数据采集和分析，也验证了既有建筑节能空调改造，确实起到非常明显的节能和节约运行费的作用。
由于将既有建筑常规空调改造为地源热泵空调的突出效果，2012年被天津制冷学会评定为优质节能工程并颁发了优质节能工程证书。该项目同年又被中国制冷空调工业协会评为第四届工程杯大奖赛二等奖，并颁发了奖牌和证书。
参考文献
[1] 陆耀庆.实用供热空调技术手册.北京：中国建筑工业出版社，2008.
[2] 地源热泵系统工程技术规范GB50366-2005. 北京：中国建筑工业出版社，2009.
[3] 蒋能照．空调用热泵技术及应用[M]．北京：机械工业出版社，1997.