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摘要：介绍一个水源热泵空调系统的应用实例，分析其节能性。
关键词：水源热泵、地下水系统、节能性。
【分类号】：TU831.3
一、工程概况
该项目位于江西省南昌市，是一家中外合资的休闲中心。为地面一至二层，建筑面积3500平方米，空调面积2930平方米。包括接待大厅、餐厅、客房、洗浴厅、休闲厅、办公室等。
二、空调系统设计
2.1 室内设计参数（见表1）及冷热负荷。
见表1：室内设计参数
该项目的空调冷负荷为：682KW，热负荷为477KW
2.2 冷热源系统
由于该项目所处位置有较好的地下水资源，比较方便采水和回灌，选用型号为SKCWF10190AR0SR1R的水源热泵机组一台作为空调系统的冷热源，同时该机组具有热回收功能，可提供部分生活用水的热量，较少热负荷。该机组型冷见下表2
表2：SKCWF10200AR0SR1R水源热泵机组性能表
2.3 空调末端形式
空调末端设备采用风机盘管、柜式空调箱和新风空调箱组成，水系统采用定流量双管异程式。
2.4 水源热泵空调水系统
水源热泵主机和水井系统流程图如图1所示。
图1：水源热泵主机和水井系统流程图
该系统可分为：夏季制冷、冬季采暖和纯供应生活热水（过渡季节不提供空调时）三种状态。三种状态下系统流程中的各阀门和水泵的开关状态如表3。
在夏季制冷时：从深井泵抽出的井水经过除砂器、过滤器、除垢器等处理后进入水源热泵机组的冷凝器，吸收热量后回灌到地下。空调系统的循环水被送进蒸发器降温后供空调末端设备使用，同时生活用水进入热回收器吸收热量后进入生活用水水罐。
在冬季供暖时：从深井泵抽出的井水处理后进入水源热泵机组的蒸发器，释放热量后回灌到地下。空调系统的循环水进入冷凝器吸收热量后供空调末端设备使用。
在过渡季节不需要制冷或制热时，如果需要提供生活热水，可使用旁通管道，将生活用水送进冷凝器，吸收热量，井水进入蒸发器，释放热量后回灌到地下。
表3：三种状态下系統流程中的各阀门和水泵的开关状态表
使用状态 夏季 冬季 纯供水
阀门V1 关 关 关
阀门V2 开 开 开
阀门V3 开 开 开
阀门V4 开 开 开
阀门V5 开 开 开
阀门V6 开 开 开
阀门V7 关 关 开
阀门V8 关 关 开
阀门V9 开 开 开
阀门V10 开 开 开
阀门V11 开 开 开
阀门V12 关 开 关
阀门V13 关 开 关
阀门V14 开 关 关
阀门V15 开 关 关
阀门V16 开 开 关
阀门V17 开 开 关
阀门V18 开 关 关
阀门V19 关 开 开
阀门V20 开 关 关
阀门V21 关 开 开
阀门V22 开 开 开
阀门V23 开 开 开
阀门V24 开 开 开
阀门V25 开 开 开
阀门V26 关 关 关
阀门V27 关 关 关
生活用水循环水泵P1 开 开 开
空调循环水泵P2 开 开 关
深井水泵P3 开 开 开
2.5 水源井和回灌井
采用两口水井一抽一回灌，可互换使用互为备份，实测单口井出水量为62吨/小时，出水温度为：夏季18℃，冬季16℃。能满足水源热泵机组的要求。
井水抽出后，经过除砂器处理，排除井水中的砂砾，再经过水过滤器过滤，然后经过电子除垢器处理后进入水源热泵机组。
三、水源热泵空调系统节能分析
3.1 夏季制冷工况下的节能。
水源热泵机组满负荷时消耗功率为：110kW
深井水泵消耗功率：18.5kW
普通水冷机组满负荷时消耗功率约为：138kW
冷却水循环水泵消耗功率约为：11kW
冷却水塔消耗功率约为：3.75kW
以机组平均运行率60%计算，夏季按照120天每天10小时计算，按电费1.0元/kw.h计算
水源热泵机组的运行费用为：
（（110×60%）+18.5）×120×10×1.0 = 101400.00 元
普通水冷机组的运行费用为：
（（138×60%）+11+3.75）×120×10×1.0 = 117060.00 元
水源热泵机组比普通水冷机组节约运行费用：
117060.00 -101400.00 = 15660.00元
同时，水源热泵机组的热回收器回收热量：
（156×60%）×120×10 = 187200 kW.h
按照燃油锅炉计算：每公斤柴油产热：10.500 kW.h，热转化效率85%，柴油价格7.5元/公斤计算，产生1 kW.h热量所需的费用为：
7.5/（10.500×85%） = 0.84 元/ kW.h
因此，热回收的热量价值约为：
187200× 0.84 =157248元
3.2 冬季供暖工况下的节能。 水源热泵机组满负荷时消耗功率为：148W
深井水泵消耗功率：18.5kW
以机组平均运行率60%计算，冬季按照90天每天10小时计算，按电费0.5元/kw.h计算
由于水源热泵机组的供热量为740kW，比实际热负荷477高，比例为477/740=64%
水源热泵机组的运行费用为：
（（148×64%×60%）+18.5）×90×10×1.0 =67799.00 元
采用燃油热水锅炉供热时：产生1 kW.h热量所需的费用为：0.84 元/ kW.h，（计算方法如上节）
所需供热量总和：（477×60%）×90×10 = 257580 kW.h
因此，采用燃油热水锅炉供热时的总费用为：
257580 × 0.84 = 216367元
水源热泵机组比采用燃油热水锅炉供热节约运行费用：
21636 - 67799.00 = 148568元
四、结论：使用水源热泵空調系统的优点
4.1地下水源热泵机组采用地下水的能源，由于地下水温度冬暖夏凉，水温比较稳定，夏季水温度远远低于冷却塔的回水温度，因此其夏季运行效率高于普通水冷机组，更远远高于风冷式冷水机组的效率。
4.2在冬季，采用水源热泵机组，其运行费用远远低于采用热水锅炉的然油或燃气费用，也低于采用风冷热泵的耗电量。
4.3 没有风冷热泵的结霜问题。不受外界气温影响，可连续制热，使空调系统更舒适。
4.4 没有冷却水塔，因此没有水资源的消耗。
4.5 不必建立锅炉机房，减少锅炉及相关消防等设施的投入。
4.6 与溴化锂吸收式制冷机组比较，没有溴化锂机组排放二氧化碳等污染气体的问题，而且其电费也比溴化锂机组的燃料费用低。
4.7 没有锅炉烟囱和冷却塔设备，对大气无热、湿、尘及化学物质的排放，没有空气污染和噪声污染。
4.8 抽取的地下水经过换热以后，吸取其热能后将其回灌地下，回灌水的物质没有任何改变不会对环境产生影响，也不会影响地下水的水量和水位。
4.9 地下水源热泵机组采用抽取地下水的方式，由于地下水的流动，比埋管式的地源热泵机组能获得更大范围的地下能源。更能避免埋管式机组因地下管路泄漏所造成的对环境的污染。
4.10 夏季制冷时，可进行热回收，供卫生热水使用
参考文献：
地下水源热泵的特点和地下工程问题 来源：《热泵资讯》
水源热泵开式水系统研究 - 煤 矿 机 电 2007年第 2期
李斌 开式地表水地源热泵系统的应用分析 暖通空调 2007（09）
关键词：水源热泵、地下水系统、节能性。
【分类号】：TU831.3
一、工程概况
该项目位于江西省南昌市，是一家中外合资的休闲中心。为地面一至二层，建筑面积3500平方米，空调面积2930平方米。包括接待大厅、餐厅、客房、洗浴厅、休闲厅、办公室等。
二、空调系统设计
2.1 室内设计参数（见表1）及冷热负荷。
见表1：室内设计参数
该项目的空调冷负荷为：682KW，热负荷为477KW
2.2 冷热源系统
由于该项目所处位置有较好的地下水资源，比较方便采水和回灌，选用型号为SKCWF10190AR0SR1R的水源热泵机组一台作为空调系统的冷热源，同时该机组具有热回收功能，可提供部分生活用水的热量，较少热负荷。该机组型冷见下表2
表2：SKCWF10200AR0SR1R水源热泵机组性能表
2.3 空调末端形式
空调末端设备采用风机盘管、柜式空调箱和新风空调箱组成，水系统采用定流量双管异程式。
2.4 水源热泵空调水系统
水源热泵主机和水井系统流程图如图1所示。
图1：水源热泵主机和水井系统流程图
该系统可分为：夏季制冷、冬季采暖和纯供应生活热水（过渡季节不提供空调时）三种状态。三种状态下系统流程中的各阀门和水泵的开关状态如表3。
在夏季制冷时：从深井泵抽出的井水经过除砂器、过滤器、除垢器等处理后进入水源热泵机组的冷凝器，吸收热量后回灌到地下。空调系统的循环水被送进蒸发器降温后供空调末端设备使用，同时生活用水进入热回收器吸收热量后进入生活用水水罐。
在冬季供暖时：从深井泵抽出的井水处理后进入水源热泵机组的蒸发器，释放热量后回灌到地下。空调系统的循环水进入冷凝器吸收热量后供空调末端设备使用。
在过渡季节不需要制冷或制热时，如果需要提供生活热水，可使用旁通管道，将生活用水送进冷凝器，吸收热量，井水进入蒸发器，释放热量后回灌到地下。
表3：三种状态下系統流程中的各阀门和水泵的开关状态表
使用状态 夏季 冬季 纯供水
阀门V1 关 关 关
阀门V2 开 开 开
阀门V3 开 开 开
阀门V4 开 开 开
阀门V5 开 开 开
阀门V6 开 开 开
阀门V7 关 关 开
阀门V8 关 关 开
阀门V9 开 开 开
阀门V10 开 开 开
阀门V11 开 开 开
阀门V12 关 开 关
阀门V13 关 开 关
阀门V14 开 关 关
阀门V15 开 关 关
阀门V16 开 开 关
阀门V17 开 开 关
阀门V18 开 关 关
阀门V19 关 开 开
阀门V20 开 关 关
阀门V21 关 开 开
阀门V22 开 开 开
阀门V23 开 开 开
阀门V24 开 开 开
阀门V25 开 开 开
阀门V26 关 关 关
阀门V27 关 关 关
生活用水循环水泵P1 开 开 开
空调循环水泵P2 开 开 关
深井水泵P3 开 开 开
2.5 水源井和回灌井
采用两口水井一抽一回灌，可互换使用互为备份，实测单口井出水量为62吨/小时，出水温度为：夏季18℃，冬季16℃。能满足水源热泵机组的要求。
井水抽出后，经过除砂器处理，排除井水中的砂砾，再经过水过滤器过滤，然后经过电子除垢器处理后进入水源热泵机组。
三、水源热泵空调系统节能分析
3.1 夏季制冷工况下的节能。
水源热泵机组满负荷时消耗功率为：110kW
深井水泵消耗功率：18.5kW
普通水冷机组满负荷时消耗功率约为：138kW
冷却水循环水泵消耗功率约为：11kW
冷却水塔消耗功率约为：3.75kW
以机组平均运行率60%计算，夏季按照120天每天10小时计算，按电费1.0元/kw.h计算
水源热泵机组的运行费用为：
（（110×60%）+18.5）×120×10×1.0 = 101400.00 元
普通水冷机组的运行费用为：
（（138×60%）+11+3.75）×120×10×1.0 = 117060.00 元
水源热泵机组比普通水冷机组节约运行费用：
117060.00 -101400.00 = 15660.00元
同时，水源热泵机组的热回收器回收热量：
（156×60%）×120×10 = 187200 kW.h
按照燃油锅炉计算：每公斤柴油产热：10.500 kW.h，热转化效率85%，柴油价格7.5元/公斤计算，产生1 kW.h热量所需的费用为：
7.5/（10.500×85%） = 0.84 元/ kW.h
因此，热回收的热量价值约为：
187200× 0.84 =157248元
3.2 冬季供暖工况下的节能。 水源热泵机组满负荷时消耗功率为：148W
深井水泵消耗功率：18.5kW
以机组平均运行率60%计算，冬季按照90天每天10小时计算，按电费0.5元/kw.h计算
由于水源热泵机组的供热量为740kW，比实际热负荷477高，比例为477/740=64%
水源热泵机组的运行费用为：
（（148×64%×60%）+18.5）×90×10×1.0 =67799.00 元
采用燃油热水锅炉供热时：产生1 kW.h热量所需的费用为：0.84 元/ kW.h，（计算方法如上节）
所需供热量总和：（477×60%）×90×10 = 257580 kW.h
因此，采用燃油热水锅炉供热时的总费用为：
257580 × 0.84 = 216367元
水源热泵机组比采用燃油热水锅炉供热节约运行费用：
21636 - 67799.00 = 148568元
四、结论：使用水源热泵空調系统的优点
4.1地下水源热泵机组采用地下水的能源，由于地下水温度冬暖夏凉，水温比较稳定，夏季水温度远远低于冷却塔的回水温度，因此其夏季运行效率高于普通水冷机组，更远远高于风冷式冷水机组的效率。
4.2在冬季，采用水源热泵机组，其运行费用远远低于采用热水锅炉的然油或燃气费用，也低于采用风冷热泵的耗电量。
4.3 没有风冷热泵的结霜问题。不受外界气温影响，可连续制热，使空调系统更舒适。
4.4 没有冷却水塔，因此没有水资源的消耗。
4.5 不必建立锅炉机房，减少锅炉及相关消防等设施的投入。
4.6 与溴化锂吸收式制冷机组比较，没有溴化锂机组排放二氧化碳等污染气体的问题，而且其电费也比溴化锂机组的燃料费用低。
4.7 没有锅炉烟囱和冷却塔设备，对大气无热、湿、尘及化学物质的排放，没有空气污染和噪声污染。
4.8 抽取的地下水经过换热以后，吸取其热能后将其回灌地下，回灌水的物质没有任何改变不会对环境产生影响，也不会影响地下水的水量和水位。
4.9 地下水源热泵机组采用抽取地下水的方式，由于地下水的流动，比埋管式的地源热泵机组能获得更大范围的地下能源。更能避免埋管式机组因地下管路泄漏所造成的对环境的污染。
4.10 夏季制冷时，可进行热回收，供卫生热水使用
参考文献：
地下水源热泵的特点和地下工程问题 来源：《热泵资讯》
水源热泵开式水系统研究 - 煤 矿 机 电 2007年第 2期
李斌 开式地表水地源热泵系统的应用分析 暖通空调 2007（09）