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——..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定量的分析

2、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

3、14175㎡，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64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45k3/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℃,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

4、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:3系统运行基本情况3.1深井水泵　　深井水泵的开停运行是根据调节池的水位来进行控制的。根据设计，对调节水池设置了5个液位控制点，分别控制深井泵的开停顺序和运行方式以及声光报警液位[2]。该系统自2000年

5、12月试运行以来，深井水系统的运行基本正常，深井泵报警系统几乎没有过运行报警记录。3.2井水温度及一次侧水温差　　根据2003年2月25日~4月15日井水温度的记录，尽管室外日平均气温的波动较大（⊿tw=-6~19℃），但井水温度t1进基本稳定在16℃左右，波动很小；而经过板式热交换器后的井水回灌温度则在12~16℃之间波动，井水的最大温降⊿t1=4℃左右。另外，根据2003年6月1日~8月31日调节水池中井水温度的记录，井水温度t1进在21~22℃间波动（深井泵抽取时的井水温度大约为17~18℃）；而经过板式热交换器后的井水回灌温

6、度基本稳定在27.5℃左右，井水的温降大致为⊿t1=5℃左右。系统自运行以来，尽管入住率已达到90%以上，但深井水泵的运行时间都不是很频繁，2003年夏季深井水泵的运行时间频率比冬季还要低，深井水系统提供的热负荷一直都能满足大楼空调负荷的要求；而且迄今为止，为防止由于室外温度过低而导致二次水温过低，在一次水侧设置的辅助热源一次也没使用过。抽水井和回灌井在季节转换时切换1次，即冬季供暖期作为抽水井使用的井，夏季供冷期切换为回灌井；回灌井一般10~15天回扬1次，一次15分钟左右。3.3二次侧水温差　　根据2003年2月25日~4月15

7、日调查数据的记录，进入板式热交换器前的水温t2进大部分时段在9~10℃间波动，经板式热交换器后的水温t2出大部分时段在11℃左右波动，二次侧环路水温度的实际运行参数（11-9℃）比设计参数（12-6℃）要小。另外，根据2003年6月1日~8月31日的调查数据记录，进入板式热交换器前的水温t2进大部分时段在27~28℃间波动，经板式热交换器后的水温t2出大部分时段在25℃左右波动，二次侧环路水温度的实际运行参数（28-25℃）比设计参数（32-18℃）要小。　　根据原有设计，二次侧的4台循环水泵为定流量泵，且24小时连续运行，每台水泵

8、额定功率为30kW，各用户末端的水源热泵机组的水侧管路上设有电磁阀、平衡阀。但由于水源热泵机组有最小结冰流量要求，另外在管路上也没有设置与热泵机组连锁的流量开关，故在实际施工安装中将电磁阀取消了。因此，无论末端水源热泵机组开启台数的多