水源热泵-一种经济、节能、可靠的空调能源方式(下)

水源热泵——一种经济、节能、可靠的空调能源方式（下）

二、水源热泵系统的经济性

经济性指的是各种空调采暖方式的初投资、运行费和热价。

目前国内外已采用的采暖空调联供方案有

①.热电冷三联供：夏季，热电厂抽汽+蒸汽吸收式制冷

冬季，热电厂抽汽+汽水换热器供热

②.热电冷三联供：夏季，热电厂热水+热水吸收式制冷

冬季，热电厂热水+汽水换热器供热

③.直燃式冷热水机组：夏季、冬季，直燃式冷热水机组制冷、供热

④.燃气-蒸汽联合循不

⑤.电制冷+燃气(油)锅炉采暖

⑥.电动水源热泵。这类机组运行性能稳定，性能系数COP值较高，理论计算可达7，实际运行时约为5，且由于可充分利用江河、湖、海水等自然能源，冬季供暖耗能少，是一种节能性好的冷热源设备。

⑦.空气源热泵。冷热源兼用，整体性好，安装方便，可露天安装，采用风冷，省却了冷却塔及冷却水系统，缺点是当室外温度较低时，需增加辅助热源。各种方案的投资和成本(不包括户内系统)见表4。

各方案的投资和成本比较*表4

项目

热电冷(蒸汽)

热电冷(热水)

直燃式

电制冷锅炉供热

集中式电动水源热泵

分体式空气源热泵

燃气-蒸汽联合循环

投资(万元/KW)

/(含源网)

/(含源网)

成本(元/KWH)

*为《住宅区三联供系统的研究》中提供的数据，成本为年运行成本。

下面以兴降矿十八层单身职工宿舍为例，说明水源热泵采暖空调联供方案的经济性。

十八层单身宿舍建筑形状为Y形，总采暖空调建筑面积为9564m2，2～18层为标准层，标准层面积为，设计冷热负荷为。表5为采暖空调联供方案，表6为各方案初投资的比，表7为各方案运行费的比较，表8为各方案的综合比较。

采暖空调方案表5

序号

方案

采暖空调方式

备注

方案1

以地下水为冷热源水源热泵(水-空气)

冬天：热泵产生热风送至户内夏天：热泵产生冷风送至户内

每户设热泵一台将风送至各房间

方案2

以地下水为冷热源水源热泵(水-水)

冬天：热泵产生热水送至风机盘管夏天：热泵产生冷水送至风机盘管

热(冷)源集中、每户设风机盘管

方案3

电制冷+热电厂采暖

冬天：热电厂蒸气+汽水换热器夏天：中央空调机送冷水至风机盘管

热(冷)源集中、每户设风机盘管

对比方案

分体空调+锅炉房采暖

冬天：锅炉房(热电厂)供热，户内散热器夏天：每户安装分体空调机

热源集中、冷源分散空调品质较差

各方案初投资的比较表6

方案1(进口)

方案2

方案3

对比方案

进口

国产

初投资*(万元)

单位建筑面积投资(元/m2)

248

279

*计算时包括安装费15%，运行调试费5%，税及管理5%，设计费2%和利润10%。

各方案运行费的比较(元/m2)表7

方案1

方案2

方案3

对比方案

采暖

空调

采暖

空调

采暖

空调

采暖

空调

不考虑同时使用系数，热回收系数

合计

考虑修正系数

合计

〖BG)F〗兴隆矿地处兖州市，根据兖州市气象资料，该地区冬季采暖期天数106天，延时小时数2544小时，最大负荷小时数2544*()/［20-(17)］=1847小时。夏季空调期天数90天，延时小时数2160小时，根据济南、淄博三联供实际测试资料，取夏季最大负荷小时数为720小时。则单位建筑面积，采暖期需供热量60W/m2*1847=,空调期需冷量60W/m2*720=。

各方案综合比较表8

方案

单位供热(冷)量能耗(kg标煤/kwh)

单位供热(冷)量系统投资(万元/KW)

单位供热(冷)量设备全年运行费(元/kwh)

方案1

(进口)

方案2

(进口)/(国产)

方案3

对比方案

从表6、表7、表8的对比可知，兴隆矿实施采暖空调，以方案1为佳。

前面提到的方案1水源热泵(水-空气)，方案2水源热泵(水-水)在技术与经济上都是可采用的方案。但方案2中大型水源热泵是一种集中冷(热)源的方式，目前，国内尚无大型水源热泵厂家，进口设备较贵，而国产水源热泵系列不全，单台容量较小，只有将多台设备集中放置在机房时，才能形成集中冷(热)源形式，投资较大，安装运行维护不便。

无论是从单位供热(冷)量所需能耗，还是从投资和运行费上看方案1都具有明显的优越性。其中进口热泵机组的价格与方案2中国产设备的投资相近，但比方案2进口设备价格低得多，且不要另建机房。因此，十八层楼单身宿舍拟采用方案1为实施方案。

水源热泵采暖空调联供方案投资偏低的主要原因

①.不设专用机房。中央空调的机房面积(包括空调装置、电气及其它)约为空调建筑面积的5～8%，其中空调装置约占4～5%，以10层建筑物为例，其中机房约占一层。水源热泵将空调装置分散设在每户，不仅减少了机房的建设费用，在寸土寸金的地区，增加的办公面积，营业面积的作用就更大了。

②.封闭水管不要保温，对竖井没有特殊要求。中央空调系统的竖井占有较多建筑物的有效面积，全空气系统的竖井面积更大。竖井布置的是否恰当，不仅会影响空调系统的效率，而且对空调的投资有较大的影响。

③.不占有房间的有效面积，中央空调系统的户内装置风机盘管有时放置在窗户下，对住宅的影响较大。

水源热泵联供方案运行费偏低的原因

①.水源热泵采暖运行时，约占总供热量3/4的吸收热来自井水，江、河的低温热或工业余热；空调运行时，约为总制冷量倍的总散热量由低温热或工业余热分摊，因此，较多地降低了采暖、空调系统的运行费。

②.水源热泵机组直接设置在用户房间内，减少了输配损失。

③.水源热泵机组能效系数较高，且性能系数的稳定性较好。

④.水源热泵系统具有热回收性能。当同一建筑中有的房间需供热，有的房间需空调时，往往无需冷却及辅助加热。

三、水源热泵系统的可靠性

采暖、空调系统运行的可靠性指的是系统稳定性好，调节灵活。所谓稳定性好指的是采暖空调房间的温度、湿度、气流速度等热舒适性参数不受外界的影响，保持在设计范围内，即当系统的某一部分发生事故，或某用户的设备发生故障时，对另外的房间没有影响或影响较少。水源热泵系统的热泵机组设置在每个房间内，当某一台发生故障后，只要将联接该设备的供、回水阀关断，就不会对相邻用户产生任何影响。所以说，水源热泵的稳定性非常好。

水源热泵的温度自控装置组合在热泵机组中，无需另设控制中心或控制室，用户根据自己的愿望，可灵活地控制室温和风机转速。这种方式不仅适合于公共建筑，对不同年龄、不同职业和不同生活要求居住的住宅建筑来说，这就显得更为重要了。

除此之外，水源热泵系统便于进行热计量，物业公司根据用户的耗电量就可向用户收费，是解决当前采暖、空调收费难的一项重要举措。

四、设计是水源热泵实现可靠性、经济性、节能性的保证条件之一。

水源热泵机组为水源热泵空调采暖系统创造了关键性的条件，没有这种机组，就不存在这种系统。但机组运行的好坏与源、网、机组的系统组合方式密节相关。即与系统的设计密切相关。

水源热泵采暖空调系统设计的特点见表9

水源热泵系统设计的特点表9

项目

水源热泵

中央空调

水系统

水温(℃)15℃/35℃

空调7℃/12℃采暖60℃/50℃水量(m3/h)流速(m3/s)

每冷吨//hV≯/sG≮1GPM=/s

空调制冷量/5℃采暖制热量/10℃

风系统)风量(l/s)送风温差(△t)风速(m/s)

每冷吨142～248l/s(高、中、低三档)511～893m3/h=约10℃～15℃主干管2～3支干管2～/s

根据用户要求、要求高、△t小、风量大。主干管3-4m/s、主干管/s

补助加热量(KW)

按吸热量计算、考虑同时使用系数或夜间改变设计参数后，补助加热量约为设计热负荷1/2～1/3

按设计热负荷计算

冷却塔

按总散热量的～选择冷却塔

按总散热量计算

自动控制

热泵专用控制；恒温调节器、自动转换开关、水温控制器、机组安全控制、风速三档控制

户内：风机盘管三速控制中央控制室温度、压力、流量的控制

运行参数*表10

参数

空调运行

采暖运行最低标准最高最低标准最高

运行

进风

干球温球

2114

2418

2926

13-

20-

21-

水

进水出水

712

3338

5954

-4*2-6*2

1814

2926

极限

进风

干球温球

1812

--

3526

5-

--

27-

水

进水出水

712

--

4954

-4*2-6*2

--

29*326*3

〖BG)F〗

注：[WB]*1机组的送风量为每冷吨/s，水流量为每冷吨升/s至升/s。

[DW]*2此时为乙稀乙二醇溶液。

[DW]*3短时间内可以为35/28℃。

水源热泵系统设计时要注意以下几个问题。

①.水源热泵机组的容量不要过大。中央空调冷热源设备选型时，设备制冷(热)量约为设计冷(热)负荷的～。水源热泵机组选型时，应尽量接近设计冷(热)负荷。若机组偏大时，运行时间短，启动频繁。机组容量合适，运行时间长，有利于除湿。

②.封闭水系统水温的选择，夏季要求水温低些，目的是提高能效，降低耗电功率。冬季水温不要太高，因为水温高时，虽然制冷量高了，但耗电功率也高了，能效系数变化不大。

③.设计时要考虑采暖空调对象建筑物的同时使用系数。同时使用系数的取值与建筑物类型有关，与建筑物的数量有关，需通过理论计算和实测确定。《住宅建筑空调负荷计算中同时使用系数的确定》列出数据是：当住户〈100户时，该系数为；当户数为100～150户时，为～；当户数为150～200户时为。

五、结束语

从以上分析可知，水源热泵系统是一种可靠、经济、节能的采暖方式。不仅如此，