水源中央空调系统技术手册

1、海湾集团建筑节能事业部 水源中央空调系统技术手册水源中央空调系统技术手册目 录第一章 概述3第一节 水源中央空调系统组成3第二节 水源中央空调系统的一般性特点4第三节 水源中央空调系统应用条件6第二章 水源中央空调系统主机设备8第一节 热泵概述8第二节 GSTHP型水源中央空调机组12第三节 压机的选型及比较19第四节 不同冷、热源主机设备的比较22第三章 水源中央空调系统的水源水系统24第一节 水源中央空调系统对水源水系统的要求24第二节 水源水质24第三节 取水构筑物27第四节 水源系统设计和施工中应注意的问题30第五节 水质处理与节水技术31第六节 地下水人工补给(俗称回灌)32第七节

2、应用水源中央空调系统的限制条件34第四章 水源中央空调系统设计35第一节 设计参考规范及标准35第二节 水源中央空调系统方式35第三节 水源中央空调系统水量计算45第四节 水源中央空调系统在设计时注意事项45第五节 水源中央空调系统末端部分设计46绪 言本手册编者试图为公司市场人员、合作伙伴、代理商及公司其它相关人员，提供水源中央空调系统的整体概念和设计、施工、调试、运行、维护一般性方法及操作规程。由于时间和编者水平的原因，本手册存在的错误和不足之处，请大家批评指正，以便再版时更改。本水源中央空调系统技术手册的版权，归海湾集团公司所有。未经本公司允许，任何人不得翻印、影印、复印、出版发行。只允

3、许做内部参考使用。凡因公司员工、代理商和其它人员造成的翻印、影印、复印、出版发行等侵犯版权的行为，均将追究其法律责任。 海湾科技集团2001年4月22日第一章 概述第一节 水源中央空调系统组成1.1.1 水源中央空调系统的组成水源中央空调系统是由末端(室内空气处理末端等)系统、水源中央空调主机(又称为水源热泵)系统和水源水系统三部分组成。为用户供热时，水源中央空调系统从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机（热泵）“泵”送到高温热源，以满足用户制热需求。为用户供冷时，水源中央空调系统将用户室内的余热通过水源中央空调主机(制冷)转移到水源水中，以满足用户制冷需求。1.1.2 系统原

4、理图以制热工况为例，系统原理见图1-1：图11 系统原理图1.1.3 用户（室内末端等）系统由用户侧水管系统、循环水泵、水过滤器、静电水处理仪、各种末端空气处理设备、膨胀定压设备及相关阀门配件等组成。1.1.4 水源中央空调系统主机由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。1.1.5 水源水系统由水源取水装置、取水泵、水处理设备、输水管网和阀门配件等组成。1.1.6 工况转换可通过阀门切换来实现。制冷工况：水源水进冷凝器，蒸发器的冷冻循环水接用户系统。(反之则为供热工况)1.1.7 水源中央空调系统中的主机设备、末端设备由海湾集团建筑节能事业部设计、生产，并为用户

5、提供系统的全面解决(实施)方案。第二节 水源中央空调系统的一般性特点1.2.1节能高效、节能是水源中央空调系统的显著特点。其一次能源利用率在目前常见的中央空调系统中高居首位。（见表1-1）各种中央空调系统一次能源利用率比较 表1-1中央空调方案（冷、热工况）一次能源利用率E0水源中央空调系统节能效率%备注冷水机组+电热锅炉0.82525冷水机组=4电热锅炉E=0.33E0=(0.33×4+0.33)/2冷水机组+燃煤锅炉0.9612冷水机组=4燃煤锅炉E=0.60E0=(0.33×4+0.6)/2冷水机组+燃油（气）锅炉1.067冷水机组=4燃油(气)锅炉E=0.8E0=(

6、0.33×4+0.8)/2风冷热泵0.9925风冷热泵=3E0=0.33×3蒸汽溴吸冷水机组+燃煤锅炉0.5757蒸汽溴吸=0.9燃煤锅炉E=0.6E0=(0.9×0.6+0.6)/2蒸汽溴吸冷水机组+燃油(气)锅炉0.7642蒸汽溴吸=0.9燃油(气)锅炉E=0.8E0=(0.9×0.8+0.8)/2直燃型溴吸冷热水机组0.9528直燃型溴吸冷热水机组E0=0.95水源中央空调系统1.32水源中央空调系统=4E0=0.33×4 从表1-1看出，水源中央空调系统的一次能源利用率在所有中央空调系统中是最高的，所以是理想的高效、节能型中央空调系统。

7、1.2.2 环保与传统的中央空调系统相比，水源中央空调系统是环保型中央空调系统。1.水源中央空调系统没有冷却塔，不需要小型锅炉，不产生象冷却塔常见的“军团菌”等污染物，也没有小型锅炉对城市环境产生的大量粉尘、有害气体等污染物。2.燃油（气）锅炉供热和水源中央空调系统供热相比（发电厂耗油），每100KJ供热量燃油所产生的有害气体比较情况如下：表1-2（例如100KJ热量）项目燃油锅炉发电厂（水源中央空调系统用）备注CO24.511.141：0.32SO26.5 ml0.48 ml1：0.07NO23.6ml0.96 ml1：0.27从上表看出：在供热量相同时（100KJ），中央空调系统（耗电）对

8、环境产生的污染物比燃油锅炉要少得多。3.燃煤锅炉供热和用水源中央空调系统供热（发电厂燃煤），同样的供热量情况下，水源中央空调系统（发电厂）所产生的污染物（粉尘、CO2、CO、SO2、NO2等）只是燃煤锅炉供热产生的污染物的1/5。1.2.3 开发利用低品位热能我国有着丰富的水资源（包含生活、生产中产生废水、弃水等）储有大量的低品位热能，在保护水资源的前提下，怎样提取和利用这些热能为人们的生活、生产服务是世界性课题。水源中央空调（水源热泵）系统正是解决这一课题的非常有效的手段之一。1.2.4 节水水源中央空调系统因没有冷却塔，不消耗高成本自来水，因此，它是节水的中央空调系统。1.2.5节资1.水

9、源中央空调系统的初投资比其它中央空调系统初投资少。（见表1-3）各种中央空调系统初投资比较 表1-3方式造价冷水机组+燃煤锅炉冷水机组+燃油（气）锅炉直燃机（油气）风冷热泵水源中央空调系统单位建筑面积造价（元/m2）2402802402802603002803202203002. 水源中央空调系统与其它中央空调系统相比，由于全年性高效运行，其运行费用较低。各种中央空调系统运行费用比较方式运行费用冷水机组+燃煤锅炉冷水机组+燃油（气）锅炉直燃（油气）溴吸机风冷热泵水源中央空调系统单位建筑面积全年运行费用（元/年.m2）152830554075173518301.2.6 舒适水源中央空调系统的用户

10、（末端）系统能应用中央空调（末端）的全部技术和手段。如果与数字、网络化、变频控制技术相结合，将实现人类对人工环境的梦想。1.2.7 综上所述，水源中央空调系统具有高效、节能、节水、节资、舒适的特点，是理想的中央空调系统方案。第三节 水源中央空调系统应用条件1.3.1 作为最佳的中央空调系统方案水源中央空调系统，在具体的工程项目中能否合理的应用，主要取决于电源条件和水源条件。1.3.2 一般来说，水源条件取决于五个因素：1. 水源水的获取2. 水量3. 水温4. 水质5. 回灌1.3.3 水源水的获取1. 对于地表水、湖水、海水、江河水、城市废水、工业废水等水源的利用，政府一般不进行干预，有的水

11、源水（如城市污水、工业废水）政府还有鼓励利用的各种优惠政策。2. 对于地下水，作为国家的资源之一，政府对开采与使用有各种各样的限制政策和法规。要获取地下水，需通过有关政府主管部门的批准。各地的水资源管理部门设置不同，大体上有如下部门进行管理：规划局、市政局、地矿局、节水办、水利局、环保局等。1.3.4 水源水量水源水量是否满足具体工程的要求，与建筑物冷、热负荷的大小、空调系统的运行方式、空调系统设计方案（例如是否采用蓄水池、是否采用辅助加热或辅助冷却方式）、水源水的温度等因素有关，应通过全面的分析和精确的计算，合理的设计来解决。1.3.5 水源水温一般来讲，水源中央空调系统对水源水温度要求的范

12、围是：制热工况下，进蒸发器的水温为1022，制冷工况下，进冷凝器的水温为1840。1.3.6 水质对于水源中央空调系统主机而言，需要保持进入其冷凝器、蒸发器的水质有较高要求，当水源水质达不到要求时，可采取各种处理手段来满足水源中央空调主机对水质的要求。因此，一般来讲，水源水质不是影响水源中央空调系统应用的主要因素。 1.3.7 回灌水源水经水源热泵利用后能否有效回灌，关系到打井能否得到有关部门批准。1.3.8总之，对于具体工程而言，水源中央空调系统是中央空调系统的首选方案，但是应用是有条件的。第二章 水源中央空调系统主机设备 第一节 热泵概述水源中央空调技术是热泵技术的一种，介绍水源中央空调系

13、统时有必要先概述一下热泵的工作原理及分类。 2.1.1 热泵的定义、工作原理和分类 按新国际制冷辞典的定义，热泵就是以冷凝器放出的热量来供热的制冷机。热泵与制冷机在工作原理上是相同的，就是输入一定高品位能源(如电能)驱动压缩机，使工质(如R22)在系统中循环运动并反复发生物理相变，在蒸发器中汽化吸热，在冷凝器中液化放热，从而实现吸热制冷或放热制热的目的。 热泵与制冷机的区别主要是两者的目的与情况不同。热泵是从环境温度条件下吸热并将热量传递到高于环境温度的场所释放，从而实现制冷或供暖。而制冷机是从低于环境温度的场所吸热并将热量排放到环境中去，从而对该场所制冷。 热泵的分类有多种，可按工作原理、热

14、源、功能、用途、驱动方式、压缩机类型、供热温度和安装方式等将热泵分为不同种类。其中，按热源和供热介质的组合方式可将蒸汽压缩式热泵划分为六种类型：即空气-空气热泵、空气-水热泵、水-空气热泵、水-水热泵、土壤-空气热泵和土壤-水热泵。 本章重点介绍蒸汽压缩式热泵。 2.1.2 蒸汽压缩式热泵 可供空调制热和制冷的最为普遍的几种热泵形式。 1.空气-空气热泵(如图2-1)图2-1：空气-空气热泵这是最普通的热泵型式，特别适用于由工厂制造的单元式热泵，广泛地用于住宅中。该类热泵中，热源(制冷运行时为冷却介质)和供热(冷)的介质均为空气。可通过电机驱动和手动操作的换向阀来进行内部切换，以使被空调房间获

15、得热量或冷量。在该系统中，一个换热盘管作为蒸发器，而另一个作为冷凝器。在制热循环时，被调的空气流过冷凝器，而室外空气流过蒸发器。工质换向则成了制冷循环，被调的空气流过蒸发器而室外空气流过冷凝器。2. 空气-水热泵(如图2-2)图22 空气水热泵这是风冷热泵型冷(热)水机组的常见型式。与空气-空气热泵的区别在于，室内侧采用水作为传热介质，冬季按制热循环运行，供热水为空调系统采暖。夏季按制冷循环运行，供冷水为空调系统供冷。制热与制冷循环的切换通过换向阀改变热泵工质的流向实现。3. 水-空气热泵(如图2-3)图22 水空气热泵这类热泵制冷的热源(或制冷时的冷源)为水,供热(冷)的介质为空气。制热与制

16、冷循环的切换通过换向阀改变热泵工质的流向实现。作为热源的水有多种，后面将详细介绍。4. 水-水热泵(如图2-4)图2-4 水-水热泵制热(或制冷)运行时以水作为热源(或冷源)。供热(冷)的介质也是水。可用切换工质回路来实现制冷与制热运行。然而更方便的是由水回路中的三通阀来完成。虽然图中表示了水流直接进入换热器，在某些场合，为了避免污染封闭的冷水系统(通常是处理过的)，需要间接地通过一个换热器来供水。5. 大地耦合式热泵(如图25)图25大地耦合式热泵利用大地的土壤作为热源和冷却物。与大地的换热可通过热泵工质水换热器，也可采用热泵工质埋于地下的盘管直接膨胀形式。供热(冷)的介质为空气。水或防冻液

17、被泵送到埋入大地中的水平或垂直的盘型管中循环。大地盘管可采用热泵工质直接膨胀，满液式或再循环的蒸发器回路，大地耦合式热泵热交换器的效果与沙土类型、含湿量、成分、密度和是否均匀地紧贴换热器面有关。管子材料和当地沙土及地下水的腐蚀作用会影响传热和使用寿命。2.1.3压缩式热泵的热力经济性指标热泵的性能系数用COP(Coefficient of Performance)来表示。COP指其收益(制热量)与代价(所消耗机械功能或热能)的比值。对消耗机械功的蒸汽压缩式热泵其性能系数COP也可用制热系数h来表示，即为制热量Qh与输入功率P的比值即h=QhP,根据热力学第一定律，如不计压缩机向环境的散热，则热

18、泵制热量Qh等于从低温热源吸热量(可视为制冷机的制冷量)Qc与输入功率P之和。由于Qc与P的比值为制冷系数，故h也可写成：h =(Qc+P )P=1+，可见h值永远大于1。2.1.4 水源热泵水源热泵是以水为热源的，可进行制冷、制热循环的一种热泵型整体式水-水、水-空气空调装置，它在制热时以水为热源而在制冷时以水为排热源。以水作为热源的优点是：水的质量热容大，传热性能好，传递一定热量所需的水量较少；换热器的尺寸可较紧凑，每平米建筑面积所花费的经费比空气-空气热泵要少，而且不存在结霜问题，运行合理稳定，在易于获得稳定供水的地方，水是理想的热源。水源热泵的空调系统主要有以下几种类型：1. 水环路热

19、泵系统水环路热泵系统用一个循环水路作为加热源和排热源，系统中必须设置排热器(冷却塔)和补热器(锅炉或电加热器)。2. 地下水的热泵系统地下水的热泵系统是将建筑物附近井内的地下水取出，并通过水源热泵的换热器进行加热或冷却，然后将地下水排入下水道或湖泊中，最好重新回灌地下。3. 地表水的热泵系统地表水的热泵系统使用建筑物附近的湖泊、河流、水渠中的地表水，使之通过水源热泵空调机中的换热器，然后再将升高或降低几度的地表水排回水源中去。4. 闭式环路地表水热泵系统闭式环路地表水热泵系统是使用1个闭式的水或盐水环路，包括浸没在地表水(河、湖或池)中的管道。作为换热器，加热或冷却后的水再进入水源热泵空调机作

20、为水源。第二节 GSTHP型水源中央空调机组2.2.1 水源中央空调机组的开发背景传统的取暖方式，主要采取燃烧煤、石油、天然气等有限矿物质能源，而这些固有能源在开采、运输和利用过程中，对人类生存环境造成极大污染。随着经济发展，能耗越来越大，环境污染也越来越严重，由于大气污染，使正常的生态环境被破坏，温室效应也受到全世界的普遍关注。使用有限矿物质燃料用于取暖不仅极大的浪费着国有资源，同时也严重污染着环境。因此保护环境和保护日益匮乏的能源资源，越来越引起社会各界的高度重视。目前，国内有不少家采用地热取暖，而且用地热供暖的建筑采暖系统均为直流式，即地热水由地下抽上，经供水泵送往用户，在用户处放出热量

21、，地热水温度降为40度以下直排入下水。因为地热采暖回水温度较高，直接排放，不仅浪费大量的热能，而且给环境带来比较严重的污染。近几年我国普遍地区逐步禁止使用燃煤锅炉取暖，燃油也得到了一定的控制，个别地区对地热采暖回水的排放进行了限制，如果地热采暖的用户不采取相应措施，则只有关闭地热井，重新寻找其他热源。若用超前的环保意识认识上述问题，21世纪利用地下能源采暖或送凉，预示着一场新的环保采暖方式、能源利用的革命。如何合理使用能源的问题是十分重要的。为此，利用低位能量的热泵技术已引起越来越多人们的重视。热泵也就是靠高位能(如电能)拖动，迫使能量从低位热源流向高位热源的装置。顾名思义，热泵就象泵那样把低

22、位热源的热能泵送到高位热源。热泵虽然需要用一定的高位能，但供给的热量却是消耗的高位能和吸取的低位能之和。热泵不但节约了高位能，而且还适用于同时供冷和供暖的场合。目前，国内市场上的热泵型空调主要是以空气为热源，但是其制热效果受到室外气候条件影响。若对现行的空气源热泵进行一些改进，可在一定程度上解决低温环境下的制热能力，但产品的成本将有所增加，因此风冷热泵的广泛应用受到限制。我公司根据市场的需要，依托海湾集团的人才和科研实力，利用自身强大的制冷空调产品的开发能力和先进的生产制造实力，结合国际目前最先进的制冷技术、机械制造技术和智能自控技术研制生产了新型高效水-水热泵机组，即GSTHP型，弥补了国内

23、厂家在这一领域的空白，其以水为热源(地下水、地热水、地表水、海水、工业废水等)，不受室外气候条件变化的影响，广泛应用于全国各地区，从根本上克服了风冷热泵的局限性。2.2.2 水源中央空调机组的工作原理1.相变制冷及制热 液体汽化形成蒸汽。当液体处在密闭容器内时，若此容器内除了液体及液体本身的蒸汽外不存在任何气体，液体和蒸汽在某一压力下将达到平衡，此时的气体称为饱和蒸汽，它所具有的压力称为饱和压力，温度称为饱和温度。饱和压力随温度的升高而升高。如果将一部分饱和蒸汽从容器中抽走，液体中就必然要汽化一部分蒸汽来维持平衡。液体汽化时，需要吸热，此热量称为汽化潜热。汽化潜热来自被冷却的对象，它对冷却对象

24、制冷。反之，气体冷却成液体时放热，热量被供热介质吸收和传递，实现制热。2.蒸汽压缩式制冷循环 单级蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。其工作过程如下：制冷剂在蒸发压力Po、蒸发温度To下沸腾，To低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸汽，并将它压缩到冷凝压力PK，然后送往冷凝器在冷凝压力PK下等压冷凝成液体，制冷剂冷凝时放出的热量传给冷却介质(通常是水和空气)，与冷凝压力PK相对应的冷凝温度TK一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或节流元件进入蒸发器。当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力PK降到蒸发压力P。，部分液体气化，剩余液体的温度降至

25、发温度To，于是离开膨胀阀的制冷剂变成蒸发温度To的两相混合物。在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用。 在整个循环过程，压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸汽和造成蒸发器中、低压力的作用，是整个系统的心脏；节流阀对制冷剂起节流降压作用，并调节进入蒸发器的制冷剂流量；蒸发器是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量，连同压缩机消耗的功所转化的热量，在冷凝器中被冷却介质带走。根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功(电能)起了补偿作用，使制冷剂不断从低温物体中吸热，并向高温物体放热，从而完成整个循环。蒸汽压缩式原理，是热泵

26、中最为普遍而广泛应用的一种形式。如图2-6：2.2.3 GSTHP型水源中央空调机组的用途及特点1. 用途：GSTHP型水源中央空调机组能适用于工矿企业、高层建筑、会堂医院 等场所，提供冷热源，并为纺织、化工、电子、国防、科研等部门提供工 艺流程所需的755之间的用水。A) 循环流程图 B) Lgp-h图图2-6 蒸汽压缩式制冷循环图2. 特点：结构紧凑，占地小，节省空间，安装简便，噪音低(73dB)GSTHP360：2台压机，2个循环回路。GSTHP540：3台压机，3个循环回路。GSTHP720：4台压机，4个循环回路。GSTHPl080：6台压机，6个循环回路。 这样设置多个独立循环系统

27、，工作过程中利用分级调控，相互不受影响。GSTHP机组为高温热泵机组，考虑到机组的特殊使用功能，设计过程中充分发挥了海湾集团的科技人才优势，认真计算、优化设计，将各主要配件合理配置，以达到各自的最佳工作状态，保证整个机组的高效率。其优越性具体体现在以下几个方面：（1）机组进水、出水温度范围广。冬季冷冻水进水温度为10-22， 夏季冷却水进水温度为1835；冬季冷却水出水温度为45- 55，夏季冷冻水出水温度为515。（2）与其他公司的水源热泵产品相比，GSTHP型机组两器设计温差大。一般水源热泵采用标准的进出水温差，蒸发器和冷凝器均为5。 而我公司的GSTHP型机组蒸发器进出水温差为7，冷凝器

28、为10 。（3）适用工程面广。由(1)和(2)可看出，冬季运行工况，GSTHP机组所能提供的热水最高温度可以达到55，循环水供、回水温差为10；而其他公司机组可提供的热水最高温度仅可达到50 ，循环水供、回水温差只有5。因此GSTHP机组不仅适用于新建建筑物空调系统(风机盘管或暖气片系统)，而且还可用于旧 有建筑物老采暖系统的改造工程，从而克服了以往水源热泵机 组适用面窄的缺陷。（4）能效比高。冬季制热工况，能效系数COP(供热量与输入功率的 比值)约为3.74.6之间；夏季制冷工况，能效系数COP(制冷量与输入功率的比值)约为3.85.2之间。（5）良好的完整性、系统性。为了更好的配合GST

29、HP水源中央空调系 统方案设计，在机组设计过程中，考虑了各地区的不同适用条件(如：不同水源的温度，水量等)和使用情况(原有锅炉房采暖系统改造、新建小区及建筑物的采暖、空调系统)，对机组的蒸发器和冷凝器进行了特殊处理，采用与常规热泵机组不同的进出水温差，以达到在冬季和夏季不同使用季节中，在不更换冷热水循环水泵、水源水泵的情况下，都可以满足使用，减小了用户的一次性投资，提高了设备的利用率。（6）机组有较完备的安全保护功能，见表2-1表2-1序号安全保护项目保护设施1压缩机油压控制“Sentronic”油压保护器2压缩机过载、过热、缺相压缩机自带电控器3压缩机油温过低油加热器4压缩机启动控制分压缩机

30、、分绕组、自动减载启动5系统高低压保护高低压保护器6系统防污防湿干燥过滤器7水系统温度过低 防冻开关8水系统缺水断水水流开关9冷凝器压力过高安全阀2.2.4 GSTHP型水源中央空调机组主要配件及性能1. 压缩机压缩机选用国际名牌活塞式、螺杆式压缩机，具有高制冷能力和COP值，在高冷凝温度下运行比其他类型压缩机更可靠，因此特别适合提供热水温度50以上的高温热泵机组。采用经多年验证的高质量材料和零件，结构可靠耐用；并且安全保护功能完备：曲轴箱油加热器、排气温度保护、电机保护和油压差保护。主要特点简述如下：(1) 高质量的抗磨损驱动部件：经表面硬化处理的曲轴，密闭主轴承和加大尺寸的油泵，专利回油技

31、术，低摩擦力铝活塞，镀硬铬活塞环，特殊活塞销轴承；(2) 特殊高效和稳定阀板结构：最小的死区和加大的通道截面；(3) 加大铁芯电机：在高冷凝温度下具有优良的性能。 2. 壳管换热器干式蒸发器和壳管冷凝器是海湾集团与国内著名专业配套厂商共同开发研制，专门为海湾集团GSTHP水源中央空调机组特殊设计生产。其特点是：两大器换热系数高，制冷剂侧和水侧阻力损失小，结构紧凑，内部的换热管为高效螺纹铜管(换热效率比同类产品高2030%)，筒体采用优质钢板卷筒焊接而成，承压能力高，气密性好，运行安全可靠、高效。3. 制冷管路配件制冷配件选用世界著名制冷配件制造商ALCO的产品： (1)平衡式热力膨胀阀

32、3;使用范围广，安装方便快速；·管道与感温包之间传热良好，功能稳定，结构紧凑；·钎焊焊接接口：一体式热力执行元件、最佳密封效果；·激光焊接的不锈钢感温元件：保证最佳调节功能、动作迅速、膜片寿命长、耐压强度高、耐腐蚀；·双平衡阀口设计，宽广的负荷为蒸发温度，冷凝温度范围提供准确可靠的控制，特别适合夏季制冷、冬季制热的水源中央空调。 (2)电磁阀·阀体结构紧凑，体积小；·直接导通，动作快捷，无须外力引导；·工作压力范围广，制冷剂经过该阀时的压力损失小；·性能可靠，使用寿命长。 (3) 干燥过滤器、视镜干燥过滤器选用高效

33、过滤芯，对系统内的水分和酸性物质 具有极强的吸收能力，保证整个系统安全、可靠的运行。视镜-准确的水分显示，采用玻璃整体焊接，不存在泄露问 题，示剂对水和酸性物质具有抗腐蚀性，因此使用寿命长，压力 损失小。4.先进的机组控制系统 水源热泵机组电控部分主要部件均采用进口或合资产品，性能稳定，可靠性高。例如：法国施耐德接触器，德田维那尔鑫宝母线式刀熔开关，德国凤凰端子接线端子。机组的核心控制部分为我公司与意大利CAREL 公司、德国西门子公司联合开发的水源热泵专用控制器，其中硬件部分使用CAREL公司成熟的PCO系列微电脑控制器，结合我公司自己开发的水源热泵专用控制程序使机组在智能化和网络化方面优于

34、其它同类机组。本控制器主要具有以下特点：（1） 先进的输入输出口管理。控制器具有8路模拟量，12路开关量输 入；13路开关量，2路模拟量输出。可检测和控制机组的各种工作 状态。（2） 完善的信息显示。控制器采用LCD液晶显示屏，可以显示每台机 组的工作状态、测量参数、报警信息、维护信息以及各种内置参 数的设定等。全部显示均为文字信息，清晰直观。（3） 灵活方便的参数设置。控制器具有八十多个可以改变的内置参数， 通过这些参数的设定可随时调整机组的工作状态，以使机组更加 适应用户的现场需要。（4） 先进的口令操作管理。控制器具有三级口令操作，针对不同的对象 限定了不同的操作权限，以确保机组不会因误

35、操作而损坏。（5） 可方便的升级为网络控制管理。当有多台机组时，利用控制器的网 络管理功能可以方便的构成一个局域网系统。使整个系统可以由 一个或几个手操器控制，从而使多机系统具有了轮值，备份及远 程控制等先进功能。还可以连接网络打印机随时记录各种所需信息。（6） 可简便地接入小区智能监控系统(BMS)。通过控制器的网络功能 可以组成集中控制和远程控制系统，实时监视设备的运行状态。 这些设备可以是本地的也可以是异地的(通过调制解调器和公共 电话交换网)。通过相应的附件可以将这些数据转换为与大多数的 楼宇控制系统相兼容，从而可以方便的接入楼宇控制系统。2.2.5 GSTHP型水源中央空调机组使用的

36、制冷剂R22GSTHP型水源中央空调机组使用的工质是R22，是整个系统中“充满活力”的工作流体，在系统各部件之间循环流动来实现能量转换与传递，以达到热泵从低温热源吸热向高温热源放热的目的。R22是应用最为广泛的制冷工质，使用性能在众多制冷工质中是独一无二的。在CFC问题出现后，因为它有较好的环境可按受性，用来取代R11、R12、R502等的最方便而有效的一种过渡性替代工质。1蒙特利尔议定书1995年12月份规定：(1) 对CFC，包括CFC11、CFCl2、CFCll3、CFCll4、CFCll5等氯氟 烃物质以及哈龙1211(即12B1)、哈龙1301(即13B1)、哈龙2402 (即114

37、B2) A 对发达国家，规定从1996年1月1日起完全停止生产与消费； B 对发展中国家(CFC年人均消耗量小于0.3kg)最后停用的日期 是2010年。(2) 对HCFC，包括HCFC22、HCFCl42b、HCFCl23等 A 对发达国家，从1996年起冻结生产量，2004年开始削减，至2020年完全停用： B 对发展中国家，从2016年开始冻结生产量，到2040年完全停用。2. R22工质的物理性能及参数，见表2-2 表2-2代号名称化学分子式相对分子量标准沸点/凝固点临界温度/临界压力kPa临界比容l/Kg22二氟二氯甲烷CHClF286.48-40.76-1609649741.904

38、3. 几种常用制冷介质对环境的影响，见表2-3 表2-3 介质化学式对臭氧层的影响相对温度效应系数CFC-11CCl3F1.00.4CFC-12CCl2F20.91.0CFC-113CCl2FClF20.80.30.8CFC-114CClF2CClF20.60.51.5CFC-115CClF2CF30.313HCFC-22CHClF20.050.07CFC-134aCH2FCF300.08 注：瑞典某公司试验结果显示，使用HPC-134a代替CFC类介质，机组效率系数降低25%。第三节 压机的选型及比较2.3.1 压机的分类压缩机是蒸汽压缩式热泵系统中的动力源，是决定系统能力大小的关键部件，对

39、系统的运行性能、噪音、振动、维护和使用寿命等有着直接的影响。从压缩机工作原理上看，各类压机都可用于制冷机和热泵中，但必须根据其各自运行的工况和条件的差别做专门的设计，以保证在各自应用场所下工作的经济性和可靠性。压缩机根据其热力学原理，可分为容积型和速度型两类，容积型压机有两 种)型式：往复活塞式(往复式)和回转式；根据压机结构特点又可分为滚动转子式、滑片式、螺杆式(又称双螺杆式)、单螺杆式、涡旋式；速度型压机主要 指离心式压缩机，下图表示了制冷及热泵用压机的分类其结构示意图。本章主 要介绍活塞式往复压机及双螺杆式压机。压缩机容积型 速度型往复式 回转式 离心式 滚 滑 单 双 涡 动 片 螺

40、螺 旋 转 式 杆 杆 式 子 式 式 式 制冷及热泵用压缩机分类示意图2.3.2 热泵用压机的特点和要求要认识热泵设计和应用所涉及到的问题，首先要了解热泵用压缩机的一些特殊性。1. 压缩机要能在蒸发温度-15+15、冷凝温度65下正常工作。在很低的环境温度下，热泵系统的工作实际上相当于低温制冷系统，而目前热泵中常用的制冷剂为R22，其结果是压机工作的压比高，排气温度高，吸气密度小，质量流量下降。在机械结构方面，由于压比大，压差大，轴承中的承载油膜会遭到破坏(如活塞销轴承)，而招致严重磨损。为此，有必要加大这些轴承的支承面积，改进轴承材料(如采用有聚四氟乙烯渗入的轴承材料)。2. 压机安装处的

41、温度低于室内机组中蒸发器的温度时，如果压机停机，则蒸发器中的液体制冷剂将不断蒸发，经过压机吸气管而冷在压机的曲轴箱或机壳中冷凝，与润滑油混合在一起，压机所在的环境温度越冷，停机的时间越长，则凝聚在曲轴箱或机壳中的制冷剂越多，使液面高度上升。就是所谓制冷剂在系统中迁移的现象，它会带来以下两种不利的后果：一是、一旦热泵重新启动，曲轴箱中压力骤然下降，制冷剂-润滑油混合物沸腾发泡，容易引发压机的液击和曲轴箱中失油的严重情况。二是，润滑油中溶有较大比例的制冷剂会大大降低其润滑性能，使运行时轴承润滑恶化以至烧毁。3. 在制冷空调用压机中的吸气舌簧阀的设计是按吸入过热蒸汽考虑，吸气流中略带液滴也能承受。但

42、在热泵用压机中，吸气流中所带液滴的大小和数量往往会大量增加，使阀的应力大大上升，因此，要对舌簧阀中的阀片强度，吸气孔大小作专门设计，以确保承受液滴冲击带来的阀片抖动和过大的弯曲。4. 热泵用压机的运行部件要比通常用压机恶劣；另一方面，热泵用压机往往严冬酷夏都要使用，每年累计的运行时间长，工况变化范围大，因此，对它的工作可靠性要求高，使用寿命要求长。5. 封闭式压机中其内置电动机由吸气冷却而带走的热量可转移到冷凝器中变为热泵的制冷量，另外吸入的湿蒸汽会被电动机加热而气化，有利于避免气缸进液。6. 对于水源中央空调热泵用压机，由于水温不会很低，没有除霜和较低温度气候所带来的问题。对于通常水源温度，

43、压机的机械负荷不会很高，因此工作条件不会象空气源热泵用压机那样严酷，但这类系统的运行时间长，其可靠性主要决定于其对长期运行的适应能力。2.3.3 活塞式压机与螺杆式压机的简单对比本节所讨论的活塞式压机与螺杆式压机的对比，主要是指半封闭活塞压机与半封闭双螺杆压机结合GSTHP型水源热泵主机系统选型而言，结合海湾集团的企业状况而论。我公司新推入市场的水源中央空调机组，可供应55的水，不仅适用中央空调系统，还可适用于暖气系统的改造。由于上述特点，在初期设计系统选择压机时，就必须要考虑，选择什么型式的压机能够满足设计要求。螺杆式压机与活塞式压机的简单对比 表2-4项 日螺杆式压机活塞式压机发展历史50

44、年代兴起的新兴技术，发展迅速体现了较好的市场前景130多年的发展史，技术较成熟，形式基本定样结构，主要部件一对主、副转子，轴承，油分离器活塞、连杆、曲轴、缸套、曲轴箱单机功率范围101000kw0.1150kw压机运转范围Tc2062Te-3010Tcl062Te-3012环境温度-1050-3060排气高温保护设定跳脱温度：105±2.5复位温度：95±2.5加喷液系统(95)不必加喷液系统转 速1450转分2900转分耐液击性螺杆压机的转子受高温高压冷媒气体的作用，产生轴间推力，作用于轴承上，在传动时极易损伤轴承，所以轴承要特殊考虑机械性能，耐液击性较好。如回气温度太低

45、，易产生液击防高温设喷液螺杆转子与轴承之间温度高至120以上时，润滑油易碳化，造成“拖轴”现象，所以必须加喷液系统进行喷液降温，但降低效率15%左右。无需加喷液系统噪音螺杆压机由于螺杆相互啮合高速旋转，因此在运转中产生很大噪音，而且是启动时噪音尖锐，82dB。75dB经济成本高低 第四节 不同冷、热源主机设备的比较 冷、热源主机设备的选型对于每一个业主来说都是一件较费心的事，主机品种繁多，各有特色使用户如雾里看花。何种方案技术经济性最优，必须进行仔细分析及比较，一般考虑以下几个方面：1. 系统设备投资；2. 使用安全、可靠；3. 机房占用面积；4. 运行费用；5. 维护管理2.4.1 水源中央

46、空调主机与其它常用中央空调冷热源主机设备的技术特点：表2 -5区别类别占用机房面积（百分比是占用面积与建筑面积之比）主机寿命水资源消耗驱动能源环境保护水源中央空调主机需冷冻站（0.61.2%）不占屋顶面积，水井占地（可做地下泵房）15年无电能COP：3.65.2无矿物能源燃烧污染风冷热泵无需冷冻站，占用屋顶面积3%15年无电能COP：2.53.2无燃烧污染有一定噪音，-8不能正常制热溴化锂直燃机需冷冻站（1.2%）冷却塔占用屋顶面积（1.52%）油罐占地10 年冷却水循环水量25%燃油或燃气有燃烧污染有一定噪音（冷却塔）水冷冷水机组+燃油热水需冷冻站及锅炉房（2%）冷却塔占用屋面面积（1.21

47、.6%）油罐占地冷水机组15年燃油锅炉10年冷却水循环水量2%冬天：燃油夏天：电能有燃烧污染（冬）有一定噪音（夏）第三章 水源中央空调系统的水源水系统第一节 水源中央空调系统对水源水系统的要求水源是应用水源中央空调系统的前提，水源水系统的水量、水温、水质和供水稳定性是影响水源中央空调系统运行工效的重要因素。应用GSTHP型水源中央空调系统时，对水源水系统的原则要求是：水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定。具体说，水源的水量应当充足够用，能满足用户制热负荷或制冷负荷的需要。如水量不足，机组的制热量和制冷量将随之减少，达不到用户要求。水源的水温要适度，在制热运行工况水源水直接进入蒸发器时，应为1

48、0-22；在制冷运行工况水源水直接进入冷凝器时，水源水的温度应为1840。水源的水质，应适宜于系统机组、管道和阀门的材质，不至于产生严重的腐蚀损坏。水源水系统供水保证率要高，供水功能具有长期可靠性，能保证水源中央空调系统长期和稳定运行。水源中央空调系统的水源水系统，一般应包括水源、取水构筑物、输水管道和水处理等部分。第二节 水源水质3.2.1 水源原则上讲，凡是水量、水温能够满足用户制热负荷或制冷复荷的需要，水质对机组设备不产生腐蚀损坏的任何水源都可作为GSTHP型水源中央空调系统利用的水源，既可以是再生水源，也可以是自然水源。1. 再生水源是指人工利用后排放但经过处理的城市生活污水、工业废水

49、、矿山 废水、油田废水和热电厂冷却水等水源。有条件利用再生水源的用户， 变废为利，可减少初投资，节约水资源。但对大多数用户来说，可供选 择的是自然界中的水源。 2. 自然界中的水源自然界中的水分布于大气圈、地球表面和地壳岩石中，分别称之为 大气水、地表水和地下水。陆地上的地表水和地下水均来自于大气降水。 (1) 地表水中的海水约占自然界水总储量的96.5%。滨海城市有条件利用海水，国外有应用海水作热泵水源的实例。我国一些沿海城市利用海水作工业冷却水源已有多年历史。近年，国内有用海水 作热泵水源的研究，但海水水源热泵技术的实用化尚待时日。陆 地上的地表水，即江、河、湖、水库水比海水和地下水矿化度

50、低， 但含泥沙等固体颗粒物、胶质悬浮物及藻类等有机物较多，含砂 量和浑浊度较高，须经必要处理方可作热泵水源。(2) 地下水是指埋藏和运移在地表以下含水层中的水体。分布广泛， 水质比地表水好，水温随气候变化比地表水小，是水源中央空调 可以利用的较为理想的水源。就某项具体工程而言，应从实际情况出发，判断是否具备可利用的水 源。不同工程的场地环境和水文地质条件千差万别，可利用的水源各不相 同，应因地制宜地选择适用水源。当有不同水源可供选择时，应通过技术 经济分析比较，择优确定。一项工程所需水量多少由该工程负荷与机组性 能确定，所选择的水源水量应满足负荷要求。如水量略有不足，其缺口可 采取一定辅助弥补

51、措施解决。如缺口较大，就不能应用水源热泵，而应考 虑其他方案。3.2.2 水质自然界中的水处于无休止的循环运动之中，不断与大气、土壤和岩石等环境介质接触、互相作用，使其具有复杂的化学成分、化学性质和物理性质。应用GSTHP型水源中央空调系统时，除应关心水源水量外，还应关注水的温度、化学成分、浑浊度、硬度、矿化度和腐蚀性等因素，但目前对水源热泵的水质尚无有关规定，可借鉴冷却水水质标准作参考。 1. 温度(1) 地表水水温随季节、纬度和高程不同而变化。长江以北和高原地区， 冬季地表水结冰，无法利用于制热供暖。夏季水温一般低于30， 可用于制冷空调。(2) 地下水水温随自然地理环境、地质条件及循环深

52、度不同而变化。近地表处为变温带，变温带之下的一定深度为恒温带，地下水温不受太阳辐射影响。不同纬度地区的恒温带深度不同，水温变化范围1022，完全适宜于水源中央空调系统利用。由恒温带向下，地下水温度随深度增加而升高，增高多少取决于不同地域和不同岩性的地热增温率。地壳平均地热增温率为每100米2.5，大于这一数值叫做地热异常。富含地下水的地热异常区可形成地热田。据1997年统计数字，全国已发现地热点3200多处，开发利用130处地热田，年开采地热水3.45亿立方米。目前，许多地热用户排放弃水温度较高(约40)。应用水源中央空调系统，可以使弃水中的30温差得到再利用，大大提高地热能利用率。2. 含砂量与浑浊度有些水源含有泥沙、有机物与胶体悬浮物，使水变得浑浊。水源含砂量高对机组和管阀会造成磨损。含砂量和浑浊度高的水用于地下水回灌会造成含水层堵塞。用于水源中央空调系统的水源，含砂量应小于1/20万。仅作空调用的冷却水浑浊度为50-150毫克升，向地下含水层回灌的水浑浊度为<20毫克/升。如果水源中央空调系统中装有板式换热器，则要求水源水中固体颗粒物的粒径应<0.5毫米。3. 水的化学成分及其化学性质自然界水中溶有不同离子、分子、化合物和气体。水中分布最广的离子有七种，即Cl-、SO42-、HC03-、Na+、K+、Ca2+与Mg2+，主要气体成分有02