地下水源闭环热泵空调系统的能耗分析

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1、地下水源闭环热泵空调系统的能耗分析——北京嘉和丽园公寓楼空调系统实测调查摘要：北京嘉和丽园住宅公寓楼的利用地下水源闭环热泵空调系统是一个向系统引入外部低温热源的典型实例工程。为了对该空调系统的实际运行情况以及空调耗能情况进行定量的、综合评价分析，1）笔者对该系统运行情况进行了实测调查，调查时间为2002年9月-2004年1月；2）根据实测调查数据的分析，对现有系统的运行、管理情况进行了分析和综合评述；3）提出了一套关于共用空调动力设备和末端空调水源热泵机组消费电量的推算方法；4）根据所提出的推算方法，并结合实测调查数据对该公寓楼空调系统的能耗情况进行了

2、定量的分析和评估。关键词：实测调查地下水源热泵空调推算方法空调消费电量以井水为低值热源的水——水热泵空调供暖（冷）系统，自20世纪90年代中期以后在我国发展十分迅速，北京地区也有了一些工程应用实例。笔者对北京嘉和丽园住宅公寓楼的利用地下水源闭环热泵空调系统的运行情况进行了跟踪实测调查，现将调查情况分述如下。1工程概况　　北京嘉和丽园住宅公寓楼的利用地下水源闭环热泵空调系统为中美节约能源和保护环境合作示范项目，于2000年12月投入试运行，2001年7月正式运行。该住宅公寓楼由三座（A座、B座、C座）塔式建筑构成，地上最高32层，地下3层，占地14175

3、㎡，总建筑面积87948.7㎡；公寓楼地面层以上为利用地下水源闭环热泵空调系统、地下室为热风采暖系统；设计空调冷/热负荷分别为64W/㎡和51.8W/㎡，空调面积约为70000㎡。1.1深井　　空调系统利用的地下水源取自建在建筑物周围、深度约为170m的4眼井，井管径为Φ500mm，井与井之间的距离约为120m；4眼井可开采水层累计深度约为50~160m，地下水位埋深约为18~20m，每眼井的设计出水流量约为200m3/h，每眼井分别配置了1台额定电功率为45kW的深井水泵，作抽水泵用；井水设计出水温度为12～14℃。本次调查深井水的含砂量为1/100

4、00，深井水源系统的运行模式为[1]：　　深井抽水→分水缸→调节水池→一次泵→板式热交换器↖←←再利用←←↙↘→蓄水池→集水缸→深井回灌1.2地下水抽回灌温度控制　　4眼井中2抽2回灌，以保证地下水系统的均衡，抽、回灌水井不定期的交替使用；回灌方式为自然回灌。井水通过板式热交换器与水源热泵环路进行热交换，提供冷源或热源。板式热交换器的井水侧（简称一次侧）设置了3台电功率为45kW的定流量泵（其中1台为备用），水泵最大水流量为200m3/h，该泵同时负担井水的回灌。夏季经一次泵送入板式热交换器的井水设计温度为14℃，板式热交换器井水侧的设计温升为10℃,

5、当蓄水池温度大于28℃时回灌；冬季经变频泵送入板式热交换器的井水设计温度为14℃，板式热交换器井水侧的设计温降为6℃，换热后井水温降至8℃再进行回灌；若井水温度低于设计温度，则投入备用锅炉对井水进行辅助加热，图1为利用地下水源闭环热泵空调系统原理图。图1利用地下水源闭环热泵空调系统原理图　　　　图2二次侧空调水系统原理图1.3空调水系统　　图2为板式热交换器的循环水侧（简称二次侧）空调水系统原理图。水系统采用双管异程系统，并以第16层为界竖向分为高、低区；高、低区设计水流量均为360m3/h（后实际运行改为400m3/h）。各个水源热泵机组相互并联，组

6、成封闭的双管回路系统，通过板式热交换器与地下水进行热交换。在二次侧的高、低区分别设置了3台定流量循环泵（其中1台为备用），其额定电功率为30kW/台，循环泵24小时连续运行。系统定压方式均采用变频泵补水定压。1.4末端装置　　公寓住宅均采用TRANE公司生产的户式水源热泵机组，每户视空调面积的大小分设1～2台热泵机组，独立控制。水环路将小型的水——空气热泵机组并联在一起，环路水温度为：夏季18-32℃，冬季12-6℃；全空气系统，无组织进新风；为保证居住房间噪音的要求，风管内风速保持在4m/s以下，风口出风速在2.5m/s以下；在水源热泵机组的回水管上

7、分别设置了手动平衡阀和电磁阀，电磁阀与热泵机组联锁，每台热泵机组均自带温控器，当进回水温差小于设定值时，电磁阀自动断开。2调查内容及数据的采集　　本次调查时间为2002年9月—2004年1月，调查内容包括板式热交换器一次侧（井水侧）进/出水温度t1进/t1出；板式热交换器二次侧（空调水系统侧）进/出水温度t2进/t2出；深井水泵、板式热交换器一次侧水泵、板式热交换器二次侧循环水泵等水泵的运行状况记录及其水流量、每套公寓每天的消费电量。另外，为了解住宅建筑室内热湿环境状况，重点对C座某复式结构房间的2台热泵机组水侧的进/出水温度、水流量、空气侧的送/回风

8、温度、送风量以及室内各房间的送/回风温度等进行了调查。　　1）用电量记录。物业管理部门有每天的