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【摘要】本文结合某酒店工程实例，简要介绍了水环热泵空调系统的工作原理和工程应用，分析了水环热泵空调系统与传统中央空调系统（冷水机组+风机盘管系统）的优缺点。重点分析了水环热泵空调系统的特点及优势。
【关键字】水环热泵空调系统、工程实例、节能、优缺点
中图分类号： TE08文献标识码：A 文章编号：
0前言：
能源是现代社会的基础。随着我国国民经济的高速发展，电力负荷不断刷新纪录：其中空调耗电量的增加是造成用电量大幅飙升的一大原因。因此，大力推广包括水环热泵空调系统在内的各种空调节能技术具有积极和深远的意义。 由于水环热泵空调系统具有在建筑物内部进行冷热量转移的特点。因此对于冬季的建筑供热来说实际上是利用了建筑内部的发热量，从而减少了外部供给建筑的供热量需求，是一种节能的系统形式。尤其适用于内区较大、常年稳定产生余热的建筑物，需要进行供冷、余热和供熱需求的热平衡计算，以确定辅助热源的容量。该系统二十世纪在美国加利福尼亚州出现并很快发展应用，七十年代进入日本，我国八十年代开始有工程应用，在九十年代以后发展起来。
1水环热泵系统介绍：
封闭式环路水源热泵系统采用一个双管封闭的水系统并联连接建筑中各区域的水源热泵机组，使封闭环路中水温保持在15-35℃之间，循环运行。为保证系统水温维持在15-35℃，通常需要设置辅助热源和冷却塔，当系统水温低于15℃时，借助于加热装置加热，当循环水温高于35℃时，采用冷却塔进行冷却。如果建筑物全年需要供冷的内区面积比较大，冬季运行时向环路水系统释放热量，而周边区冬季需要供暖，从环路水系统中吸收热量，此时水环路中的水温能够自行保持在15-35℃之间，因而就不需要开启辅助热源，在这种情况下，封闭式闭合环路水源热泵系统是一种运行合理、高效的节能系统。
2水环热泵在本工程的应用：
本工程为某小区酒店公寓，地处顺义。总建筑面积为69359平方米，其中地上为53168平方米，共十二层，主要功能为商业和酒店客房，地下为16191平方米，共两层，主要功能为车库、水泵房、设备用房、变配电室，夜总会；
根据甲方要求设计了两个方案供甲方选择，1. 传统中央空调系统（冷水机组+风机盘管系统）；2.水环热泵系统。最后经下表比较甲方选择了水环热泵空调系统。
本工程空调系统采用水环热泵空调系统，具体的系统原理及构成如下：
采用水环热泵机组作为空调末端，所有的机组串联在一个封闭的水环路上。热泵空调机组自带压缩机，以环路中的水作为低位热源，根据房间需求，以制冷或热泵工况运行。制冷工况时，机组将房间的余热排到水环路中；制热工况时，机组将水中的热量提取到房间。
冷却塔通过板式换热器作为水环路的辅助冷源。在夏季，大多数末端机组向水环中放热，环路水温会不断升高，此时需开启冷却塔，冷却水通过换热器冷却环路中的水，以控制环路水温不高于32 oC。本项目共选用3台方型逆流式冷却塔， 相应采用4台冷却水泵（3用1备）。夏季系统共选用2台换热器，换热器和水泵均放置在水环热泵系统的主机房内。
热源通过板式换热器作为水环路的辅助热源。本项目热源暂定为燃气锅炉，在冬季大多数末端机组从水环中吸热，环路水温会不断降低，此时需利用热源通过换热器加热环路中的水，以控制环路水温在冬季不低于15 oC。本工程选用2台燃气锅炉， 2台换热器。
在过度季节及冬季，有些建筑周边的房间，如客房、办公等需要供暖，从水环中吸热；而有些内部人员密集、发热量大的，或者处于建筑内区的房间，如商场、餐厅等，仍需要供冷，该区域的空调机组向水环中排热；这样，以水环热泵系统为中介，热量从有余热的地方被取出来，再转移到需要供暖的区域，而此时辅助热源或冷却塔仅需要少量补充其中热量的差值，甚至完全不必开启，从而大大降低了运行的能耗。
环路水系统为定流量系统。共选用4台的循环水泵（3用1备）。循环水泵位于水环热泵系统主机房内。
6、补水定压：水环热泵水系统为闭式，系统采用闭式定压罐定压，定压点设在系统循环水泵吸入口。补水直接采用市政自来水，整套补水定压系统设在水环空调系统主机房内。此外，冷却塔补水直接采用市政自来水，补水点可设在冷却塔的屋面。冷却水系统循环管道上设电子水处理仪杀菌除藻。
地上公建区域：地上配套公建区域，功能为出租或出售商业或办公，在该区域设卧吊安装的热泵空调机组提供空调及供暖。机组可贴楼板安装，最大的厚度为540mm，不占用室内的使用空间。每层根据功能区的不同选配新风机组，新风经集中处理后送到各空调区域。
8、地上公寓部分：设小型超静音卧吊安装的热泵空调机组提供空调及供暖。同时每层选配两台新风机组，新风经集中处理后送到各个区域，新风机组可放置在每层预留的空调机房内。
9、游泳池：地上一层游泳池区域，设水源热泵空调机组提供空调及供暖。同时设新风、排风机房，新风经集中处理后送到游泳池区域，排风经过热量回收后排到排风竖井内。
3水环热泵空调系统特点及优势：
1、空调采暖具备24小时的配套能力；
2、内区热量外区利用，减少能源浪费，合理的系统设计比传统中央空调节省30%运
行费用；
3、分户计量，每个使用单元均能达到独立控制，各功能区可设置独立的电表，实现功能区域之间的计量收费；
4、独立控制，按需开关，节约运行成本，各区域和单元之间的空调灵活使用，相互独立，互不干扰，并且充分节省运行费用；
5、减少主机房占地面积，省去了大型冷水机组，本项目机房的占地面积仅为200平
方米；
6、两管制系统，四管制功能，冷暖随意，充分满足个性化需求；
7、系统预留加湿、除尘等个性化接口，满足各类用户的不同需求；
8、集中监控，无人值守，并可实现任选的远程网络管理，系统可以实现手动和自动控制、近旁和远端控制，系统可建立基于ICP/IP或Invensys和Lonwork通讯协议的网络控制系统，可独立或与BAS（楼宇自动化系统）实现连接，同时也可在中央控制主机上实现对系统的实时监测和各项功能的操作；
9、设备维护简便，个别空调区域的设备发生故障，可就地更换设备，不影响其他空调区域的使用；
10、各功能区选用卧吊安装的水环热泵空调设备，最大型号机组的高度不超过540mm，设备均贴楼板安装，不占用室内的空间。
11、末端机组的设计寿命为15年；
4结束语：
由以上分析可以可以看出，只要我们合理设计、规范安装、灵活管理，水环热泵空调系统就一定能发挥出它既有的经济、节能、环保等优点。当然，我们也应当根据各个地区、各个建筑物的特点，确定是否采用水环热泵空调系统。尤其是北方地区的、内区面积大、内区的余热量也大的建筑物，最适于采用水环热泵空调系统。相反，南方一些地区的、全年绝大部分时间需要供冷的建筑物，则不宜采用水环热泵空调系统，因为它并不比风机盘管或其它常规空调系统节能。随着经济的发展，人们的环境意识越来越强烈。合理选择应用水环热泵空调系统，将得到业界人士越来越多的关注。
参考文献
[1] 李先瑞，朗四维．热泵的现状与展望[J]．《暖通空调新技术》编委会．暖通空调新技术1[C]．北京：建筑工业出版社，1999，1-4
[2] 马最良，杨自强，马光昱．我国热泵空调发展的回顾与展望[A]．《暖通空调新技术》编委会．暖通空调新技术2[C]．北京：建筑工业出版社，2000，24-27
[3] 马最良，姚杨，杨自强等 编著，水环热泵空调系统设计[M]．北京：化学工业出版社，2005
[4] 姜益强，姚杨，马最良．水环热泵空调系统若干问题分析[J]．流体机械，2001，29(11)：52-54
【关键字】水环热泵空调系统、工程实例、节能、优缺点
中图分类号： TE08文献标识码：A 文章编号：
0前言：
能源是现代社会的基础。随着我国国民经济的高速发展，电力负荷不断刷新纪录：其中空调耗电量的增加是造成用电量大幅飙升的一大原因。因此，大力推广包括水环热泵空调系统在内的各种空调节能技术具有积极和深远的意义。 由于水环热泵空调系统具有在建筑物内部进行冷热量转移的特点。因此对于冬季的建筑供热来说实际上是利用了建筑内部的发热量，从而减少了外部供给建筑的供热量需求，是一种节能的系统形式。尤其适用于内区较大、常年稳定产生余热的建筑物，需要进行供冷、余热和供熱需求的热平衡计算，以确定辅助热源的容量。该系统二十世纪在美国加利福尼亚州出现并很快发展应用，七十年代进入日本，我国八十年代开始有工程应用，在九十年代以后发展起来。
1水环热泵系统介绍：
封闭式环路水源热泵系统采用一个双管封闭的水系统并联连接建筑中各区域的水源热泵机组，使封闭环路中水温保持在15-35℃之间，循环运行。为保证系统水温维持在15-35℃，通常需要设置辅助热源和冷却塔，当系统水温低于15℃时，借助于加热装置加热，当循环水温高于35℃时，采用冷却塔进行冷却。如果建筑物全年需要供冷的内区面积比较大，冬季运行时向环路水系统释放热量，而周边区冬季需要供暖，从环路水系统中吸收热量，此时水环路中的水温能够自行保持在15-35℃之间，因而就不需要开启辅助热源，在这种情况下，封闭式闭合环路水源热泵系统是一种运行合理、高效的节能系统。
2水环热泵在本工程的应用：
本工程为某小区酒店公寓，地处顺义。总建筑面积为69359平方米，其中地上为53168平方米，共十二层，主要功能为商业和酒店客房，地下为16191平方米，共两层，主要功能为车库、水泵房、设备用房、变配电室，夜总会；
根据甲方要求设计了两个方案供甲方选择，1. 传统中央空调系统（冷水机组+风机盘管系统）；2.水环热泵系统。最后经下表比较甲方选择了水环热泵空调系统。
本工程空调系统采用水环热泵空调系统，具体的系统原理及构成如下：
采用水环热泵机组作为空调末端，所有的机组串联在一个封闭的水环路上。热泵空调机组自带压缩机，以环路中的水作为低位热源，根据房间需求，以制冷或热泵工况运行。制冷工况时，机组将房间的余热排到水环路中；制热工况时，机组将水中的热量提取到房间。
冷却塔通过板式换热器作为水环路的辅助冷源。在夏季，大多数末端机组向水环中放热，环路水温会不断升高，此时需开启冷却塔，冷却水通过换热器冷却环路中的水，以控制环路水温不高于32 oC。本项目共选用3台方型逆流式冷却塔， 相应采用4台冷却水泵（3用1备）。夏季系统共选用2台换热器，换热器和水泵均放置在水环热泵系统的主机房内。
热源通过板式换热器作为水环路的辅助热源。本项目热源暂定为燃气锅炉，在冬季大多数末端机组从水环中吸热，环路水温会不断降低，此时需利用热源通过换热器加热环路中的水，以控制环路水温在冬季不低于15 oC。本工程选用2台燃气锅炉， 2台换热器。
在过度季节及冬季，有些建筑周边的房间，如客房、办公等需要供暖，从水环中吸热；而有些内部人员密集、发热量大的，或者处于建筑内区的房间，如商场、餐厅等，仍需要供冷，该区域的空调机组向水环中排热；这样，以水环热泵系统为中介，热量从有余热的地方被取出来，再转移到需要供暖的区域，而此时辅助热源或冷却塔仅需要少量补充其中热量的差值，甚至完全不必开启，从而大大降低了运行的能耗。
环路水系统为定流量系统。共选用4台的循环水泵（3用1备）。循环水泵位于水环热泵系统主机房内。
6、补水定压：水环热泵水系统为闭式，系统采用闭式定压罐定压，定压点设在系统循环水泵吸入口。补水直接采用市政自来水，整套补水定压系统设在水环空调系统主机房内。此外，冷却塔补水直接采用市政自来水，补水点可设在冷却塔的屋面。冷却水系统循环管道上设电子水处理仪杀菌除藻。
地上公建区域：地上配套公建区域，功能为出租或出售商业或办公，在该区域设卧吊安装的热泵空调机组提供空调及供暖。机组可贴楼板安装，最大的厚度为540mm，不占用室内的使用空间。每层根据功能区的不同选配新风机组，新风经集中处理后送到各空调区域。
8、地上公寓部分：设小型超静音卧吊安装的热泵空调机组提供空调及供暖。同时每层选配两台新风机组，新风经集中处理后送到各个区域，新风机组可放置在每层预留的空调机房内。
9、游泳池：地上一层游泳池区域，设水源热泵空调机组提供空调及供暖。同时设新风、排风机房，新风经集中处理后送到游泳池区域，排风经过热量回收后排到排风竖井内。
3水环热泵空调系统特点及优势：
1、空调采暖具备24小时的配套能力；
2、内区热量外区利用，减少能源浪费，合理的系统设计比传统中央空调节省30%运
行费用；
3、分户计量，每个使用单元均能达到独立控制，各功能区可设置独立的电表，实现功能区域之间的计量收费；
4、独立控制，按需开关，节约运行成本，各区域和单元之间的空调灵活使用，相互独立，互不干扰，并且充分节省运行费用；
5、减少主机房占地面积，省去了大型冷水机组，本项目机房的占地面积仅为200平
方米；
6、两管制系统，四管制功能，冷暖随意，充分满足个性化需求；
7、系统预留加湿、除尘等个性化接口，满足各类用户的不同需求；
8、集中监控，无人值守，并可实现任选的远程网络管理，系统可以实现手动和自动控制、近旁和远端控制，系统可建立基于ICP/IP或Invensys和Lonwork通讯协议的网络控制系统，可独立或与BAS（楼宇自动化系统）实现连接，同时也可在中央控制主机上实现对系统的实时监测和各项功能的操作；
9、设备维护简便，个别空调区域的设备发生故障，可就地更换设备，不影响其他空调区域的使用；
10、各功能区选用卧吊安装的水环热泵空调设备，最大型号机组的高度不超过540mm，设备均贴楼板安装，不占用室内的空间。
11、末端机组的设计寿命为15年；
4结束语：
由以上分析可以可以看出，只要我们合理设计、规范安装、灵活管理，水环热泵空调系统就一定能发挥出它既有的经济、节能、环保等优点。当然，我们也应当根据各个地区、各个建筑物的特点，确定是否采用水环热泵空调系统。尤其是北方地区的、内区面积大、内区的余热量也大的建筑物，最适于采用水环热泵空调系统。相反，南方一些地区的、全年绝大部分时间需要供冷的建筑物，则不宜采用水环热泵空调系统，因为它并不比风机盘管或其它常规空调系统节能。随着经济的发展，人们的环境意识越来越强烈。合理选择应用水环热泵空调系统，将得到业界人士越来越多的关注。
参考文献
[1] 李先瑞，朗四维．热泵的现状与展望[J]．《暖通空调新技术》编委会．暖通空调新技术1[C]．北京：建筑工业出版社，1999，1-4
[2] 马最良，杨自强，马光昱．我国热泵空调发展的回顾与展望[A]．《暖通空调新技术》编委会．暖通空调新技术2[C]．北京：建筑工业出版社，2000，24-27
[3] 马最良，姚杨，杨自强等 编著，水环热泵空调系统设计[M]．北京：化学工业出版社，2005
[4] 姜益强，姚杨，马最良．水环热泵空调系统若干问题分析[J]．流体机械，2001，29(11)：52-54