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摘要：本文以沈阳市某五星级酒店的工程为背景，比较了几种常见的中央空调冷热源方式，指出了水源热泵中央空调的优点，并确定使用水源热泵中央空调的方案。详细介绍了该工程的实施及其实际运行耗电情况。
关键词：水源热泵、地下水、环保节能
大连某房地产开发有限公司在沈阳投资兴建一五星级酒店，总建筑面积约100000㎡，占地面积13120㎡，是集合五星级酒店、酒店式公寓、智能化写字间、标准泳池、健身休闲等为一体的建筑综合体。
该项目选用水源热泵中央空调系统进行制冷、供暖和提供生活热水。现将该工程的选型过程、运行情况以及施工过程中应注意的问题逐一进行介绍。
各种方案的比较
近年来，随着国家相关政策的不断出台和建筑业内环保意识的逐步增强，治理大气污染、环境保护已经成为人心所向。传统的燃煤锅炉供暖被明令禁止，燃气、燃油以及热泵式中央空调系统成为社会单位自行建设供暖设施时几种常见的选择方式。建设方在项目建设初期对沈阳地区几种常见的中央空调方式进行了深入细致的考察和比较，主要内容有设备功能、初期投资、运行费用、维护管理和环保要求等。
空气源热泵机组：空气源热泵机组是由制冷压缩机、空气/制冷剂换热器、水/制冷剂换热器、节流机构、四通换向阀等设备与附件以及控制系统等组成的可制备冷热水的设备。该项目的初期投资大约2500万元，冬夏两季的运行成本约20~35元/㎡.
空气源热泵机组的优点是用空气作为低位热源，取之不尽用之不竭；空调系统的冷源与热源合二为一；空调水系统中省去冷却水系统；不需要另设锅炉房或热力站；不污染使用场所，有利于环保。空气源热泵机组的缺点是在冬季运行时，当空气侧换热器表面温度低于周围温度的露点温度且低于0℃时，换热器表面就会结霜，导致机组的供热能力降低。空气源热泵机组适用于2万㎡以下的项目。
水源热泵机组：水源热泵机组是利用地下水温度相对稳定的特性而采取的一种中央空调方式，它用水泵将地下水抽取到主机中，主机通过制冷剂的作用将地下水中蕴藏的能量提取出来，使外网系统循环水的温度升高或降低，来控制室内循环管中的水温达到制冷或制热的目的。该方案初期投资约2000万元，运行费用8~25元/㎡。
水源热泵机组的优点是一机两用，冬季供热水，夏季供冷水，甚至可以一机三用，即供冷、供热和供生活热水；节能效果显著，与分体空调和直接电采暖系统相比，节电可达50%-75%；合理利用高位能，能源利用率高；环保效益显著，供暖区无污染；以地下水作为低位热源的热泵，运行工况较为稳定。水源热泵机组存在的问题是初期投入高，而且地下水含沙量较大，回水井长期使用可能造成回沙堆积，使水井的使用寿命降低。
③冷水机组+热源式：水冷机组是目前为止技术最稳定，投入使用时间最长的一种技术方式，它适用范围只是夏季制冷，需建冷却塔、机房等设施。如果要进行冬季供暖，则需要另建锅炉房或者与集中供热连接。
该方案是分别投资空调系统和集中供暖系统，空调初期投资1800万元，集中供暖初期投资600万元，而且运行费用较高。
方案的确定
通过对已投入使用的中央空调项目实地考察，本工程最终选择了水源热泵式中央空调系统进行夏季制冷、冬季供暖、生活热水的制取，其依据主要有以下几点：
①技术先进，高效节能：水源热泵式中央空调作为新兴技术，引入我国已有十多年的历史，近几年来发展迅速，其先进的技术和节能特点是其快速发展的主要原因。它根据地下水资源水温恒定的特点，利用电能为驱动能，冬季制热时，提取地下水中的热量，改变压缩机内制冷剂的物理状态，进行热量交换，使机组循环水出水温度达到制热要求；夏季制冷时，也是在地下水温度的基础上，通过电能驱动，改变压缩机内制冷剂的物理状态，通过冷量交换，控制降低温度，使机组循环水出水温度达到制冷要求。
②一机两用，运行成本低：水源热泵系统通过机房内部控制，可以达到冬季制热，夏季制冷一体化，即用一套设备实现冬季提供热量，夏季提供冷量。而实现这个转换，只须在机房内部调节开关就可改变其内部的运行方式。这样一套设备代替了过去集中供暖和夏季空调制冷的两套设备，且不需要冷却塔等设施，从而有效地节省占地面积和空间，从初投资角度考虑也比较便宜。
另外，由于系统充分利用了地下水资源蕴含的能量，用电能控制换热系统，从地下水的水温中提取能量，转换为机组循环水中的能量，从能量转化地角度考虑，电能只是控制驱动能，而不是主要来源能，因此节省了电能。同时，机组采用PLC电脑控制，将压缩机分为多级调整，根据回水温度来确定机组投入运行的比例，从而更有效的节约能源，达到降低运行成本的效果。
③水源水封闭运行，环保效果好：水源热泵式中央空调供热时省却了锅炉房，没有燃烧过程，不产生烟雾，避免了排烟污染；供冷时省却了冷却塔，避免了冷却塔造成的噪音污染；同时水源水从提取到回灌，在整个运行过程中全封闭流动，系统只提取其能量，而不会有任何化学变化，对水质没有污染。
实际运行情况
该工程空调设计分成高低区两个部分，高区选用2台型号为LSBLGR1620D水源热泵机组。低区选用2台型号为LSBLGR1800 D水源热泵机组。同时选用1台型号为LSBLGR850D/R4水源热泵机组提供生活热水负荷。
该工程自07年10月竣工，并在當年的11月投入运行。按照每个供暖季共计150天；每个供冷季共计90天。每天运行8小时计算运行费用见下表。
运行费用
运行期 用电量/（KW·h） 电费/[元/（KW·h）] 总费用/元 平均每天费用/(元/d) 每平方米费用/(元/㎡）
供暖季 2314455 1 2314455 15429.7 23.14
供冷季 862650 1 862650 9585 8.63
①供热工况运行效果：入冬后机组供热时，测得室内温度均达到20℃以上，部分房间温度可达到24℃。②空调工况运行效果： 机组进入制冷运行时，测得室内温度均达到（26±1）℃。③生活热水运行效果：机房设置了100m3的水箱，又单独设置了一台水源热泵机组用于提供生活热水。生活热水供应效果良好，用户满意。
实施过程中应注意的问题
通过这个项目的设计和实施，应重点注意一下几个问题：①摸清项目所在地区的地质结构情况，是否满足水源热泵中央空调系统的取水要求。②必须取得相关部门的凿井和取水的批文和手续。③根据建筑的所需冷热量及使用特点，选择适合本建筑的机组，并留有一定的余量，合理安排井位及凿井数量，确保水源水的恒定和完全回灌。
结论
水源热泵系统具有节能环保的特点，适宜于地下水资源丰富的地区推广使用，但必须保证地下水的完全回灌，通过对沈阳地区某水源热泵系统运行经济性分析，显示了水源热泵系统在我国具有非常好的发展前景。
参考文献
[1]股平.地源热泵在中国. 2001年全国热泵和空调技术交流会议论文文集.宁波：中国建筑工业出版社，2001
[2]王芳，范晓伟，周光辉等.我国水源热泵研究现状.流体机械，2003
[3]范新，谢峤，甄华斌等.水源热泵系统及其应用.现代空调，北京：中国建筑工业出版社，2001
关键词：水源热泵、地下水、环保节能
大连某房地产开发有限公司在沈阳投资兴建一五星级酒店，总建筑面积约100000㎡，占地面积13120㎡，是集合五星级酒店、酒店式公寓、智能化写字间、标准泳池、健身休闲等为一体的建筑综合体。
该项目选用水源热泵中央空调系统进行制冷、供暖和提供生活热水。现将该工程的选型过程、运行情况以及施工过程中应注意的问题逐一进行介绍。
各种方案的比较
近年来，随着国家相关政策的不断出台和建筑业内环保意识的逐步增强，治理大气污染、环境保护已经成为人心所向。传统的燃煤锅炉供暖被明令禁止，燃气、燃油以及热泵式中央空调系统成为社会单位自行建设供暖设施时几种常见的选择方式。建设方在项目建设初期对沈阳地区几种常见的中央空调方式进行了深入细致的考察和比较，主要内容有设备功能、初期投资、运行费用、维护管理和环保要求等。
空气源热泵机组：空气源热泵机组是由制冷压缩机、空气/制冷剂换热器、水/制冷剂换热器、节流机构、四通换向阀等设备与附件以及控制系统等组成的可制备冷热水的设备。该项目的初期投资大约2500万元，冬夏两季的运行成本约20~35元/㎡.
空气源热泵机组的优点是用空气作为低位热源，取之不尽用之不竭；空调系统的冷源与热源合二为一；空调水系统中省去冷却水系统；不需要另设锅炉房或热力站；不污染使用场所，有利于环保。空气源热泵机组的缺点是在冬季运行时，当空气侧换热器表面温度低于周围温度的露点温度且低于0℃时，换热器表面就会结霜，导致机组的供热能力降低。空气源热泵机组适用于2万㎡以下的项目。
水源热泵机组：水源热泵机组是利用地下水温度相对稳定的特性而采取的一种中央空调方式，它用水泵将地下水抽取到主机中，主机通过制冷剂的作用将地下水中蕴藏的能量提取出来，使外网系统循环水的温度升高或降低，来控制室内循环管中的水温达到制冷或制热的目的。该方案初期投资约2000万元，运行费用8~25元/㎡。
水源热泵机组的优点是一机两用，冬季供热水，夏季供冷水，甚至可以一机三用，即供冷、供热和供生活热水；节能效果显著，与分体空调和直接电采暖系统相比，节电可达50%-75%；合理利用高位能，能源利用率高；环保效益显著，供暖区无污染；以地下水作为低位热源的热泵，运行工况较为稳定。水源热泵机组存在的问题是初期投入高，而且地下水含沙量较大，回水井长期使用可能造成回沙堆积，使水井的使用寿命降低。
③冷水机组+热源式：水冷机组是目前为止技术最稳定，投入使用时间最长的一种技术方式，它适用范围只是夏季制冷，需建冷却塔、机房等设施。如果要进行冬季供暖，则需要另建锅炉房或者与集中供热连接。
该方案是分别投资空调系统和集中供暖系统，空调初期投资1800万元，集中供暖初期投资600万元，而且运行费用较高。
方案的确定
通过对已投入使用的中央空调项目实地考察，本工程最终选择了水源热泵式中央空调系统进行夏季制冷、冬季供暖、生活热水的制取，其依据主要有以下几点：
①技术先进，高效节能：水源热泵式中央空调作为新兴技术，引入我国已有十多年的历史，近几年来发展迅速，其先进的技术和节能特点是其快速发展的主要原因。它根据地下水资源水温恒定的特点，利用电能为驱动能，冬季制热时，提取地下水中的热量，改变压缩机内制冷剂的物理状态，进行热量交换，使机组循环水出水温度达到制热要求；夏季制冷时，也是在地下水温度的基础上，通过电能驱动，改变压缩机内制冷剂的物理状态，通过冷量交换，控制降低温度，使机组循环水出水温度达到制冷要求。
②一机两用，运行成本低：水源热泵系统通过机房内部控制，可以达到冬季制热，夏季制冷一体化，即用一套设备实现冬季提供热量，夏季提供冷量。而实现这个转换，只须在机房内部调节开关就可改变其内部的运行方式。这样一套设备代替了过去集中供暖和夏季空调制冷的两套设备，且不需要冷却塔等设施，从而有效地节省占地面积和空间，从初投资角度考虑也比较便宜。
另外，由于系统充分利用了地下水资源蕴含的能量，用电能控制换热系统，从地下水的水温中提取能量，转换为机组循环水中的能量，从能量转化地角度考虑，电能只是控制驱动能，而不是主要来源能，因此节省了电能。同时，机组采用PLC电脑控制，将压缩机分为多级调整，根据回水温度来确定机组投入运行的比例，从而更有效的节约能源，达到降低运行成本的效果。
③水源水封闭运行，环保效果好：水源热泵式中央空调供热时省却了锅炉房，没有燃烧过程，不产生烟雾，避免了排烟污染；供冷时省却了冷却塔，避免了冷却塔造成的噪音污染；同时水源水从提取到回灌，在整个运行过程中全封闭流动，系统只提取其能量，而不会有任何化学变化，对水质没有污染。
实际运行情况
该工程空调设计分成高低区两个部分，高区选用2台型号为LSBLGR1620D水源热泵机组。低区选用2台型号为LSBLGR1800 D水源热泵机组。同时选用1台型号为LSBLGR850D/R4水源热泵机组提供生活热水负荷。
该工程自07年10月竣工，并在當年的11月投入运行。按照每个供暖季共计150天；每个供冷季共计90天。每天运行8小时计算运行费用见下表。
运行费用
运行期 用电量/（KW·h） 电费/[元/（KW·h）] 总费用/元 平均每天费用/(元/d) 每平方米费用/(元/㎡）
供暖季 2314455 1 2314455 15429.7 23.14
供冷季 862650 1 862650 9585 8.63
①供热工况运行效果：入冬后机组供热时，测得室内温度均达到20℃以上，部分房间温度可达到24℃。②空调工况运行效果： 机组进入制冷运行时，测得室内温度均达到（26±1）℃。③生活热水运行效果：机房设置了100m3的水箱，又单独设置了一台水源热泵机组用于提供生活热水。生活热水供应效果良好，用户满意。
实施过程中应注意的问题
通过这个项目的设计和实施，应重点注意一下几个问题：①摸清项目所在地区的地质结构情况，是否满足水源热泵中央空调系统的取水要求。②必须取得相关部门的凿井和取水的批文和手续。③根据建筑的所需冷热量及使用特点，选择适合本建筑的机组，并留有一定的余量，合理安排井位及凿井数量，确保水源水的恒定和完全回灌。
结论
水源热泵系统具有节能环保的特点，适宜于地下水资源丰富的地区推广使用，但必须保证地下水的完全回灌，通过对沈阳地区某水源热泵系统运行经济性分析，显示了水源热泵系统在我国具有非常好的发展前景。
参考文献
[1]股平.地源热泵在中国. 2001年全国热泵和空调技术交流会议论文文集.宁波：中国建筑工业出版社，2001
[2]王芳，范晓伟，周光辉等.我国水源热泵研究现状.流体机械，2003
[3]范新，谢峤，甄华斌等.水源热泵系统及其应用.现代空调，北京：中国建筑工业出版社，2001