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[摘 要]本文首先对水源热泵系统空调技术的概念和工作原理作一些简述，随后结合工程实例，就水源热泵系统空调设计应用谈一些体会。
[关键词]水源热泵 空调 设计 应用
中图分类号：TM925.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0283-01
随着经济的持续发展，人们生活水平的不断提高，对空调的舒适性、室内空气品质的要求也越来越高。水源热泵作为一种高效节能、经济环保、安全稳定、冷暖两用、运行灵活的新型中央空调系统，已得到越来越多的应用。
一、水源热泵技术的概念和工作原理
1、概念
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。
2、工作原理
水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到5kW以上的热量或冷量。
3、分类
水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。
闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或海水换热来实现能量转移。（其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵，埋于海水中的系统又称海水源热泵）。
开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。
4、优点
水源热泵与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的优势。
炉供热只能将90%-98%的电能或70～90%的燃料内能转化為热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量。
由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达4.5～5.5，与传统的空气源热泵相比，要高出50%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60%。
二、水源热泵系统空调设计应用
1、工程概况
广西某酒店总建筑面积约9013平方米，空调面积约为5800酒店平方米，一共7层，建筑高度约22米，包括宴会厅、卡啦OK房、客房及会议室等。根据甲方提供的图纸及要求进行中央空调及热水设计，结合建筑物特征、装璜及为用户的经济运行费用考虑，经综合考虑，本酒店推荐采用某公司螺杆热回收型式水源热泵冷热水机组，整个系统夏天供冷，冬天供暖以及生活热水。
2、主要设计参数
（1）室外设计参数。
室外空气调节计算干球温度：夏季33.9℃，冬季0℃；
夏季室外平均风速1.5m/s，冬季室外平均风速3.2m/s；
夏季室外空气调节计算湿球温度：32℃；最热月平均为：30.5℃；
室外计算相对湿度：最热月月平均78%。
（2）室内设计参数
夏季室内设计温度t=26±2℃，相对湿度≤60%；
冬季室内设计温度t=18±2℃，相对湿度≥30%。
3、酒店冷热负荷及热水计算及选型
（1）酒店末端冷热负荷计算。分别对各客房、办公室、会议室等末端冷负荷进行计算和汇总，酒店的末端冷负荷为：1194KW；酒店的末端热负荷为：473KW。
（2）新风量和冷负荷计算及选型。计算依据：Qw=1.2qw（hw-hn）/3.6（W）
Qw----------新风冷负荷
hw----------空调室外状态点焓值（kj/kg）
hn----------空调室内状态点焓值（kj/kg）
qw----------新风量（m3/h）
1.2---------空气密度（kg/m）
查焓湿图得，地区空调室外状态点焓值hw=86.7kj/kg，空调室内状态点焓值hn=59.4hn=59.4kj/kg。查焓湿图得，该地区空调室外状态点焓值hw=86。
分别对1-7层的空调室内进行计算和汇总，酒店的新风总冷负荷为： 278.6KW。
（3）生活热水用量及负荷计算。该酒店共标准间客房数：96（间）套间客房数：3（间）、3套间客房数：1（间）、215假设酒店工作人员有40人，则总人数96x2+2x3x2+3x2+40=250人，按每人每天用水90L计算，酒店每天热水使用量：250x90=22.5吨。沐足每天热水总用水量为5吨，所以酒店总热水用量为28吨，设置热水蓄热水箱28吨即可满足使用要求。
在标准工况下计算热水负荷，按自来水温度15℃，热水温度55℃计算，每天所需热负荷为：Q热水=CM1△t=1kcal/㎏℃×28000㎏×（55℃-15℃）=1302.3kW。
（4）空调冷热负荷确定和中央空调及热水主机选型。由（1）和（2）得，酒店空调总冷负荷为1194KW+278.6KW=1472.6KW，总热负荷为473KW。由于酒店餐饮部分与客房部分一般都是错开使用，结合实际实用情况，取酒店制冷同时使用系数为0.65，制热同时使用系数为0.85，并且响应国家环保节能口号，则酒店空调冷负荷为1472.6×0.65=957.2KW，热负荷为473×0.85=402KW。 选2台某公司热回收型螺杆式水源热泵冷热水机组GDR-370C（总制冷量746KW，总制热量830KW，总热回收量：746×30%=224KW，夏季供冷时免费产55℃生活热水4.8m3/h，最高热水温度可达65℃以上）和1台某公司中温型螺杆式水源热泵冷热水机组GDR-200C（单压缩机，采用R134a冷媒，制冷量205KW，制热量230KW，全年产55℃生活热水4.9m3/h，最高热水温度可达65℃）即可全年满足酒店中央空调及热水系统运行要求。三台机组互为备用。
夏季三台热泵机组参与供冷，优先启动GDR-200C机组，机组在供冷同时免费回收55℃生活热水，只要有足够的蓄热水箱，热水按需使用。
冬季启动一台机组GDR-370C供热即可满足要求，中温机组GDR-200C制生活热水。只需启动5.6小时即可制55℃生活热水28吨（1302.3kw/h÷230kw=5.6h）
4、水源取水方案
根据工程现场实际情况，本工程采用开式水源热泵系统，先将江水抽至消防水池，再在水池取水，利用消防水池作为水源，水源系统由取水口部分、引水管、泵房、水泵、供水管、旋流除砂器、水处理装置、回水管和排水口、消防水池组成。
水流程：江水先经过进水口过滤，再经过水泵抽往消防水池，再由水泵抽至水源热泵机房，中间江水还经过旋流除砂器除砂和水处理装置除藻后，才进入水源热泵换热器进行换热，最后经过排水管排回消防水池或江里。
5、中央空调末端选择
（1）客房及餐饮包房等小空间采用卧式暗装风机盘管机组加新风设计，具有高、中、低风量调节。
（2）宴会厅及大会议室采用吊顶式空调机组加新风设计，通过风管把空調新风及冷风送到各功能区。
6、送风方式
配合装璜效果，不影响装修格局，达到整体美观大方，小部分房间采用局部吊顶或二级吊顶式安装，出风方式为侧送风方式，回风方式为下回风带滤网；部分采用全吊顶安装，出风方式为方形散流器下送风，回风方式为下回风带滤网。
7、空调水系统
（1）冷冻水泵的容量与热泵机组容量相匹配。
（2）冷冻水泵制冷工况下供、回水温度分别为7℃、12℃，冷冻水泵制暖工况下供、回水温度分别为45℃、40℃。
（3）冷冻水管布置竖直方向为异程式，水平方向为同程式。
（4）凝结水管采用PVC管。
8、通风系统
新风系统是采取新风机组把室外新鲜空调经过处理送至室内的风机盘管机组和回风混合后，由空调送风管送出。未包含排风系统设计。过渡季节单独开启新风处理机组，利用室内外温差进行空气调节。
三、结束语
总之，水源热泵系统空调技术利用江河水作为水源热泵低温热源，是水源热泵技术的一个新发展。它不仅具有一般水源热泵所固有的特点，还充分体现了保护地下水源，变废为宝，减少初投资的优势，尤其是对国家推广建筑节能，贯彻“可持续发展战略”、“使用可再生能源、发展循环经济”等关系国际民生的战略需要具有重大示范意义。
参考文献
[1] 白雪莲，刘宁毅，林真国.水源热泵综合节能技术的工程应用分析[J].制冷与空调.2012（01）
[关键词]水源热泵 空调 设计 应用
中图分类号：TM925.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）37-0283-01
随着经济的持续发展，人们生活水平的不断提高，对空调的舒适性、室内空气品质的要求也越来越高。水源热泵作为一种高效节能、经济环保、安全稳定、冷暖两用、运行灵活的新型中央空调系统，已得到越来越多的应用。
一、水源热泵技术的概念和工作原理
1、概念
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。
2、工作原理
水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到5kW以上的热量或冷量。
3、分类
水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。
闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或海水换热来实现能量转移。（其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵，埋于海水中的系统又称海水源热泵）。
开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。
4、优点
水源热泵与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的优势。
炉供热只能将90%-98%的电能或70～90%的燃料内能转化為热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量。
由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达4.5～5.5，与传统的空气源热泵相比，要高出50%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60%。
二、水源热泵系统空调设计应用
1、工程概况
广西某酒店总建筑面积约9013平方米，空调面积约为5800酒店平方米，一共7层，建筑高度约22米，包括宴会厅、卡啦OK房、客房及会议室等。根据甲方提供的图纸及要求进行中央空调及热水设计，结合建筑物特征、装璜及为用户的经济运行费用考虑，经综合考虑，本酒店推荐采用某公司螺杆热回收型式水源热泵冷热水机组，整个系统夏天供冷，冬天供暖以及生活热水。
2、主要设计参数
（1）室外设计参数。
室外空气调节计算干球温度：夏季33.9℃，冬季0℃；
夏季室外平均风速1.5m/s，冬季室外平均风速3.2m/s；
夏季室外空气调节计算湿球温度：32℃；最热月平均为：30.5℃；
室外计算相对湿度：最热月月平均78%。
（2）室内设计参数
夏季室内设计温度t=26±2℃，相对湿度≤60%；
冬季室内设计温度t=18±2℃，相对湿度≥30%。
3、酒店冷热负荷及热水计算及选型
（1）酒店末端冷热负荷计算。分别对各客房、办公室、会议室等末端冷负荷进行计算和汇总，酒店的末端冷负荷为：1194KW；酒店的末端热负荷为：473KW。
（2）新风量和冷负荷计算及选型。计算依据：Qw=1.2qw（hw-hn）/3.6（W）
Qw----------新风冷负荷
hw----------空调室外状态点焓值（kj/kg）
hn----------空调室内状态点焓值（kj/kg）
qw----------新风量（m3/h）
1.2---------空气密度（kg/m）
查焓湿图得，地区空调室外状态点焓值hw=86.7kj/kg，空调室内状态点焓值hn=59.4hn=59.4kj/kg。查焓湿图得，该地区空调室外状态点焓值hw=86。
分别对1-7层的空调室内进行计算和汇总，酒店的新风总冷负荷为： 278.6KW。
（3）生活热水用量及负荷计算。该酒店共标准间客房数：96（间）套间客房数：3（间）、3套间客房数：1（间）、215假设酒店工作人员有40人，则总人数96x2+2x3x2+3x2+40=250人，按每人每天用水90L计算，酒店每天热水使用量：250x90=22.5吨。沐足每天热水总用水量为5吨，所以酒店总热水用量为28吨，设置热水蓄热水箱28吨即可满足使用要求。
在标准工况下计算热水负荷，按自来水温度15℃，热水温度55℃计算，每天所需热负荷为：Q热水=CM1△t=1kcal/㎏℃×28000㎏×（55℃-15℃）=1302.3kW。
（4）空调冷热负荷确定和中央空调及热水主机选型。由（1）和（2）得，酒店空调总冷负荷为1194KW+278.6KW=1472.6KW，总热负荷为473KW。由于酒店餐饮部分与客房部分一般都是错开使用，结合实际实用情况，取酒店制冷同时使用系数为0.65，制热同时使用系数为0.85，并且响应国家环保节能口号，则酒店空调冷负荷为1472.6×0.65=957.2KW，热负荷为473×0.85=402KW。 选2台某公司热回收型螺杆式水源热泵冷热水机组GDR-370C（总制冷量746KW，总制热量830KW，总热回收量：746×30%=224KW，夏季供冷时免费产55℃生活热水4.8m3/h，最高热水温度可达65℃以上）和1台某公司中温型螺杆式水源热泵冷热水机组GDR-200C（单压缩机，采用R134a冷媒，制冷量205KW，制热量230KW，全年产55℃生活热水4.9m3/h，最高热水温度可达65℃）即可全年满足酒店中央空调及热水系统运行要求。三台机组互为备用。
夏季三台热泵机组参与供冷，优先启动GDR-200C机组，机组在供冷同时免费回收55℃生活热水，只要有足够的蓄热水箱，热水按需使用。
冬季启动一台机组GDR-370C供热即可满足要求，中温机组GDR-200C制生活热水。只需启动5.6小时即可制55℃生活热水28吨（1302.3kw/h÷230kw=5.6h）
4、水源取水方案
根据工程现场实际情况，本工程采用开式水源热泵系统，先将江水抽至消防水池，再在水池取水，利用消防水池作为水源，水源系统由取水口部分、引水管、泵房、水泵、供水管、旋流除砂器、水处理装置、回水管和排水口、消防水池组成。
水流程：江水先经过进水口过滤，再经过水泵抽往消防水池，再由水泵抽至水源热泵机房，中间江水还经过旋流除砂器除砂和水处理装置除藻后，才进入水源热泵换热器进行换热，最后经过排水管排回消防水池或江里。
5、中央空调末端选择
（1）客房及餐饮包房等小空间采用卧式暗装风机盘管机组加新风设计，具有高、中、低风量调节。
（2）宴会厅及大会议室采用吊顶式空调机组加新风设计，通过风管把空調新风及冷风送到各功能区。
6、送风方式
配合装璜效果，不影响装修格局，达到整体美观大方，小部分房间采用局部吊顶或二级吊顶式安装，出风方式为侧送风方式，回风方式为下回风带滤网；部分采用全吊顶安装，出风方式为方形散流器下送风，回风方式为下回风带滤网。
7、空调水系统
（1）冷冻水泵的容量与热泵机组容量相匹配。
（2）冷冻水泵制冷工况下供、回水温度分别为7℃、12℃，冷冻水泵制暖工况下供、回水温度分别为45℃、40℃。
（3）冷冻水管布置竖直方向为异程式，水平方向为同程式。
（4）凝结水管采用PVC管。
8、通风系统
新风系统是采取新风机组把室外新鲜空调经过处理送至室内的风机盘管机组和回风混合后，由空调送风管送出。未包含排风系统设计。过渡季节单独开启新风处理机组，利用室内外温差进行空气调节。
三、结束语
总之，水源热泵系统空调技术利用江河水作为水源热泵低温热源，是水源热泵技术的一个新发展。它不仅具有一般水源热泵所固有的特点，还充分体现了保护地下水源，变废为宝，减少初投资的优势，尤其是对国家推广建筑节能，贯彻“可持续发展战略”、“使用可再生能源、发展循环经济”等关系国际民生的战略需要具有重大示范意义。
参考文献
[1] 白雪莲，刘宁毅，林真国.水源热泵综合节能技术的工程应用分析[J].制冷与空调.2012（01）