某中央空調(diào)熱水三聯(lián)供系統(tǒng)方案設(shè)計

曾興華  孫利

廣州中宇冷氣科技發(fā)展有限公司   

摘  要:本文介紹了某分散式地源熱泵和熱水系統(tǒng)的設(shè)計，主要介紹了空調(diào)水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)、消聲隔振、中央空調(diào)熱水三聯(lián)供系統(tǒng)的運行控制等四個方面。還闡述了本工程的難點以及解決辦法。

關(guān)鍵詞:中央空調(diào)熱水三聯(lián)供系統(tǒng)，分散式地源熱泵，水系統(tǒng)，風(fēng)系統(tǒng)，腐蝕性，防凍

1工程概況
    該位于江西省贛州市，總建筑面積4500m2，總的空調(diào)面積3200 m2，地上共四層，總高度18.6m,房間功能主要是客房、辦公、包廂和多功能廳等?？头繜崴沼昧繛?0 m3。

2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
2.1 室外設(shè)計計算參數(shù)
夏季：干球溫度35.4℃ / 濕球溫度26.9℃
冬季：干球溫度 0℃ /相對濕度75%
2.2 室內(nèi)設(shè)計計算參數(shù)

3 空調(diào)設(shè)計
3.1 中央空調(diào)熱水三聯(lián)供系統(tǒng)冷、熱源
    夏季：采用“ 室外湖水循環(huán)泵+室內(nèi)循環(huán)水泵+雙熱源熱泵機(jī)組（水源側(cè)）+分散式地源熱泵空調(diào)機(jī)組”的方式，總制冷量為548kw，熱水日用量為20m3；熱水系統(tǒng)通過雙熱源熱泵熱水機(jī)（水源側(cè)）充分吸收空調(diào)系統(tǒng)的冷凝熱來制取衛(wèi)生熱水，整個三聯(lián)供系統(tǒng)能效比顯著提高。當(dāng)熱水加熱完畢后或空調(diào)冷卻水冷凝熱有剩余時，則通過水-水板式換熱器與地表水（湖水）換熱冷卻，達(dá)到系統(tǒng)所需供水溫度。
    冬季：采用“室外湖水循環(huán)泵+室內(nèi)循環(huán)水泵+雙熱源熱泵機(jī)組（空氣源側(cè)）+分散式地源熱泵空調(diào)機(jī)組”的方式，總供熱量為320kw，熱水日用量為20m3；熱水系統(tǒng)通過雙熱源熱泵熱水機(jī)（空氣源側(cè)）吸收空氣能來加熱衛(wèi)生熱水，達(dá)到熱水用水要求；空調(diào)系統(tǒng)則通過板式水-水換熱器與湖水進(jìn)行熱量交換，達(dá)到系統(tǒng)所需供水溫度。
3.2 空調(diào)水系統(tǒng)
    本工程共3套水系統(tǒng)：地表水（湖水）側(cè)水系統(tǒng)、分散式地源熱泵空調(diào)側(cè)水系統(tǒng)和熱水加熱循環(huán)系統(tǒng)。其中地表水（湖水）側(cè)采用離心式管道泵，開式兩管制系統(tǒng)，管材采用鍍鋅鋼管。地源熱泵空調(diào)側(cè)采用離心式管道泵、閉式兩管制系統(tǒng)，在相關(guān)管路上設(shè)置手動調(diào)節(jié)閥，冬夏季可以靈活轉(zhuǎn)換。管材采用鍍鋅鋼管。制冷時冷卻水設(shè)計供、回水溫度為30℃/35℃，采暖時設(shè)計供水溫度為7.5℃，室內(nèi)、空外循環(huán)水泵放置在湖面機(jī)房。
    空調(diào)室內(nèi)水管管路按自然同程式管路設(shè)計，并且在每層總供回水管上安裝手動對夾式蝶閥，有效地保證了水系統(tǒng)的平衡與靈活調(diào)節(jié)。為了滿足系統(tǒng)水壓恒定和補(bǔ)水需求，設(shè)置一個膨脹水箱，膨脹水箱需完全保溫、膨脹管安裝于冷卻水泵吸入端，膨脹管不設(shè)關(guān)斷閥門。

 
   圖一 中央空調(diào)熱水三聯(lián)供系統(tǒng)原理圖

3.3 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)
    采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)機(jī)的空調(diào)方式。新風(fēng)機(jī)置于屋頂夾層（溫度高于室外）處，室外新風(fēng)由屋面新風(fēng)機(jī)處理到室內(nèi)空氣焓值點后，經(jīng)新風(fēng)管通過風(fēng)管井將室外新風(fēng)送入室內(nèi)各個房間，與風(fēng)機(jī)盤管出風(fēng)口并聯(lián)送入房間內(nèi)，風(fēng)機(jī)盤管送風(fēng)采用側(cè)送上回和上送上回兩種形式。新風(fēng)機(jī)吸入口與室外風(fēng)管連接處設(shè)置電動對開多葉調(diào)節(jié)閥，與新風(fēng)機(jī)聯(lián)動，當(dāng)新風(fēng)機(jī)關(guān)閉時閥門關(guān)閉，冬季時有效阻止室外冷空氣進(jìn)入新風(fēng)機(jī)。新風(fēng)機(jī)出口裝一個風(fēng)量調(diào)節(jié)閥,更方便風(fēng)量的平衡與新風(fēng)的輸送、調(diào)節(jié)更靈活、更可靠。

 
  圖二 新風(fēng)系統(tǒng)管路布置圖

    系統(tǒng)風(fēng)管管路短、均勻，漏風(fēng)率小。各個房間的衛(wèi)生間設(shè)機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，廢氣經(jīng)排氣扇、排風(fēng)管排往室外，換氣次數(shù)為8次/h，排氣扇配帶止回閥。

4 消聲與減震

1、所有設(shè)備均選用低噪聲、低轉(zhuǎn)速型，降低噪聲源；
2、新風(fēng)機(jī)送風(fēng)口設(shè)置消聲靜壓箱，降低噪聲；
3、所有空調(diào)及動力設(shè)備與風(fēng)管、水管的連接均設(shè)置軟接頭或橡膠避震喉；
4、所有懸吊安裝的風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組均采用絲桿和減震墊吊裝，新風(fēng)機(jī)組均采用角鋼或槽鋼減震固定于屋面；
5、所有動力設(shè)備與地面（或基礎(chǔ)）接觸處均采用減震器進(jìn)行隔振。

5 中央空調(diào)熱水三聯(lián)供系統(tǒng)運行控制
    為了有效地控制室內(nèi)空氣溫度、系統(tǒng)供回水溫度以及不定時供應(yīng)的恒溫?zé)崴?方便維護(hù)運行管理,節(jié)約能耗，設(shè)置以下自動控制措施。
1）分散式地源熱泵的自動控制
A、風(fēng)機(jī)盤管的控制
運行時采用三風(fēng)速風(fēng)量調(diào)節(jié)和根據(jù)室內(nèi)溫度對壓縮機(jī)啟、停進(jìn)行智能化控制，制冷制熱迅速，室溫選擇范圍廣，室溫感應(yīng)靈敏，受外界環(huán)境影響小。
B、新風(fēng)機(jī)的控制
制冷制熱時根據(jù)室內(nèi)溫度對壓縮機(jī)分級控制。制冷制熱迅速，送風(fēng)溫度感應(yīng)靈敏。
2）為了防止水系統(tǒng)流量不足或水泵停機(jī)時空調(diào)機(jī)組產(chǎn)生誤操作，在回水總管上設(shè)置水流開關(guān)，水電聯(lián)鎖保證系統(tǒng)安全運行。
三聯(lián)供水系統(tǒng)開機(jī)順序為：室外湖水循環(huán)水泵—室內(nèi)循環(huán)水泵—分散式地源熱泵機(jī)組（雙熱源熱泵熱水機(jī)），停機(jī)順序與之相反。
3）冷卻水泵的控制
水系統(tǒng)為定流量系統(tǒng)，系統(tǒng)流量不隨機(jī)組的開停機(jī)變化，水泵定速運行。
4）中央空調(diào)熱水三聯(lián)供系統(tǒng)的自動控制
A、夏季制冷時，室內(nèi)的熱量通過制冷劑帶至冷凝器，經(jīng)室內(nèi)循環(huán)水泵帶至板式換熱器向湖水散熱和經(jīng)雙熱源熱泵熱水機(jī)加熱衛(wèi)生熱水。為了防止系統(tǒng)水量減少或水泵停機(jī)時，空調(diào)機(jī)組產(chǎn)生誤操作，應(yīng)在回水干管上設(shè)置水流開關(guān)，使其與壓縮機(jī)聯(lián)鎖，保證系統(tǒng)安全運行。空調(diào)機(jī)組自帶溫控，根據(jù)回風(fēng)溫度啟停壓縮機(jī)，不僅提高空調(diào)使用的舒適度，而且節(jié)約電能。夏季制取衛(wèi)生熱水時，雙熱源熱泵熱水機(jī)（水源側(cè)）提取系統(tǒng)空調(diào)冷凝熱，循環(huán)加熱衛(wèi)生熱水到55℃后，熱水放水泵打開，熱水進(jìn)入蓄熱箱向用戶提供衛(wèi)生熱水
B、冬季啟動熱泵的制熱模式，空內(nèi)循環(huán)水經(jīng)板式換熱器提取地表水（湖水）的熱量，向空調(diào)機(jī)組供熱；熱水則由雙熱源熱泵熱水機(jī)（空氣源側(cè)）提取空氣中的熱能加熱衛(wèi)生熱水。
C、系統(tǒng)開機(jī)順序為：室外湖水循環(huán)水泵——冷卻水泵——空調(diào)機(jī)組，停機(jī)順序與之相反。
  根據(jù)加熱水箱與蓄熱水箱的水溫、水位來決定熱水系統(tǒng)雙熱源熱泵熱水機(jī)的啟停。
D、熱水系統(tǒng)為定流量系統(tǒng)，系統(tǒng)流量不隨機(jī)組的開停機(jī)變化，水泵定速運行，空調(diào)機(jī)組不設(shè)置電動二通閥。
E、空調(diào)主機(jī)電源與照明電源必須相互獨立，每臺空調(diào)主機(jī)需配一個空氣開關(guān)控制其電源，以便維護(hù)檢修，而不影響其它空調(diào)主機(jī)。

6 設(shè)計難點及解決措施
6.1 水質(zhì)問題
    本工程以湖水作冷、熱源，取用方便，但由于室外湖水側(cè)為開式兩管制系統(tǒng)，湖水中的固體顆粒較多、含沙量較高，且水質(zhì)硬度高，容易結(jié)垢且淤泥容易布于系統(tǒng)管道內(nèi)壁，嚴(yán)重影響室外湖水側(cè)系統(tǒng)（管路+板式水-水換熱器）的換熱效果。很顯然，如果不通過特殊處理，仍然按常規(guī)水系統(tǒng)來設(shè)計，是非常不合理的。
湖水中的固體顆粒較多、含沙量較高問題的解決方法：設(shè)計一個沉砂池，內(nèi)置排污過濾柵，過濾掉湖水中較大的固體沙粒，在室外湖水泵吸入口處安裝一個旋流除砂器，過濾掉大部分的小顆粒，設(shè)一個Y型過濾器，經(jīng)過這三重過濾，水中固體顆粒的問題得到了解決。水質(zhì)硬度高，影響系統(tǒng)換熱效果的解決方法：在室外湖水泵吸入口設(shè)一個藥水箱，加裝相應(yīng)閥門，定期對系統(tǒng)進(jìn)行處理、排放。
6.2 防凍問題
    為避免室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)運行溫度過低或出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象而堵塞機(jī)組管路，向系統(tǒng)內(nèi)注入一定濃度的乙二醇溶液，起到防凍效果。
6.3 噪聲問題
    本項目主要噪聲源有三大點：室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管、天花板夾層新風(fēng)機(jī)以及循環(huán)水泵。本次設(shè)計選擇分體式風(fēng)機(jī)盤管，噪聲指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)；新風(fēng)機(jī)放置于天花板夾層，運行重量小，噪音低；循環(huán)水泵置于室外機(jī)房內(nèi)，運行時噪聲不會影響室內(nèi)環(huán)境。

7 結(jié)束語
7.1本中央空調(diào)熱水三聯(lián)供工程，充分詮釋了該系統(tǒng)的優(yōu)點：有效利用了(地表水)湖水與整個空調(diào)系統(tǒng)換熱,熱水系統(tǒng)夏天從空調(diào)系統(tǒng)中吸取免費冷凝熱，冬天從空氣中提取免費能源，體現(xiàn)了低品位能源的綜合利用技術(shù)與整個三聯(lián)供系統(tǒng)的高效節(jié)能。符合國家重點關(guān)注地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展方向。
7.2 本中央空調(diào)熱水三聯(lián)供工程難點主要體現(xiàn)在地表水（湖水）的水質(zhì)處理問題上，如果不作任何過濾、除泥等安全保護(hù)措施，勢必對整個系統(tǒng)的運行造成很大能源浪費，更嚴(yán)重則會造成整個系統(tǒng)的癱瘓。針對此項目的水系統(tǒng)，在外循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置了攔污柵、底閥、旋流除砂器、藥水箱等一系列過濾、除泥裝置，保證了外循環(huán)系統(tǒng)與內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的換熱效果。
7.3 贛州市冬季氣溫相對較低,針對整個中央空調(diào)熱水三聯(lián)供系統(tǒng)的空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)在冬季添加一定濃度的乙二醇溶液防凍；風(fēng)系統(tǒng)則設(shè)置了與新風(fēng)機(jī)聯(lián)動的電動調(diào)節(jié)閥來防凍；熱水系統(tǒng)通過安裝在機(jī)組盤管上與熱水系統(tǒng)管路上的感溫探頭來解決系統(tǒng)的結(jié)霜、除霜問題，以保證系統(tǒng)在最不利不況下正常運行。

注：本文為《地源熱泵》雜志專稿內(nèi)容，轉(zhuǎn)載請注明“中國地源熱泵網(wǎng)”。