變頻地下水式水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計探討
希望深藍空調(diào)制造有限公司  徐建明

【摘  要】本文通過具體的工程實例，闡述了變頻地下水式水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的問題，并針對這些問題提出了在設(shè)計過程中應(yīng)注意的幾個方面。
【關(guān)鍵詞】系統(tǒng)    變頻    保護    噪音  

Variable groundwater type water source heat pump central air-conditioning system designed to explore

Hopeblue air-conditioning Co., Ltd. Xu jianming

Abstract: This article works through concrete examples, the frequency of groundwater on the type of water source heat pump central air-conditioning system in the operation of the problems and address these issues during the design process should pay attention to several aspects of
Key words: System Frequency Protection Noise

一  工程概況

    本項目位于四川某市，共八層，地下一層，地上七層。建筑面積約10000m2，建筑總高度約40m。其中，地下一層為停車庫及設(shè)備用房；一層為收費大廳及營業(yè)廳；二層為會議室、培訓(xùn)教室及辦公室；三至五層為辦公室及小型會議室；六、七層為設(shè)備室。收費大廳、營業(yè)廳、辦公室每天使用8小時。會議室、培訓(xùn)教室根據(jù)情況間歇性使用。六、七樓設(shè)備室需24小時使用。該項目有施工降水井八口，單井出水量約為40m3/h，地下水溫夏季約18℃，冬季約15℃。

二  系統(tǒng)簡介

    本項目空調(diào)設(shè)計冷負荷1050KW，設(shè)計熱負荷730KW。系統(tǒng)設(shè)計為變頻地下水式水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)，地下水設(shè)計抽灌溫差為11℃，所需水量為110m3/h，設(shè)置3口取水井，5口回灌井。設(shè)備采用地源熱泵分體暗裝盤管機組，每臺機組的地下水回水管設(shè)置隨室內(nèi)風機盤管的啟停而開閉的電磁二通閥。三臺潛水泵設(shè)置一臺變頻器，潛水泵根據(jù)系統(tǒng)的壓力變化變頻運行，三臺潛水泵自動切換。系統(tǒng)水平干管及供水立管均采用同程設(shè)計，在地下水供水總管上設(shè)置旋流除砂器，回水總管上設(shè)置根據(jù)系統(tǒng)的啟停而開閉的電動二通閥。

                            圖1   系統(tǒng)原理圖一

三 系統(tǒng)問題及分析

3.1  回水管水流噪音大
    原因分析：因系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，地下水回水在回水主立管內(nèi)作近似自由落體運動，回水以很快的速度通過管道，與管壁的摩擦及水與水碰撞而產(chǎn)生噪音。
3.2  部分熱泵機組及管道腐蝕
    原因分析：地下水回水在回水主立管內(nèi)的流速過快，其虹吸作用使部分熱泵機組及管道出現(xiàn)真空狀態(tài)，引起汽蝕。
3.3  部分熱泵機組開啟時缺水保護
    原因分析：所有的熱泵機組不是同時運行，先運行的設(shè)備少，需要水量小，如需再投入一部分熱泵機組運行時，后投入的設(shè)備第一次開啟時出現(xiàn)缺水保護。因為潛水泵根據(jù)系統(tǒng)壓力變化變頻運行，當后投入的設(shè)備開啟時，系統(tǒng)壓力降低，但潛水泵從檢測到壓力變化到水泵變頻運行有時間差。而熱泵機組的電磁閥與室內(nèi)風機盤管連鎖，當對應(yīng)的風機盤管開啟時，電磁閥立即打開，而熱泵機組的主機沒有延時開啟的功能，故水泵變頻運行與熱泵機組的主機啟動出現(xiàn)了時間差，熱泵機組檢測到地下水量不足，立即缺水保護。但當潛水泵接受信號變頻運行穩(wěn)定后，再次開啟后的設(shè)備即能正常運行。
3.4  系統(tǒng)變頻作用不明顯
    原因分析：地下水熱泵機組的電磁二通閥與室內(nèi)風機盤管連鎖，當室內(nèi)溫度達到設(shè)定溫度時，該房間的地下水熱泵主機停止運行，此時的室內(nèi)風機盤管仍然在運行，電磁閥仍然處于開啟狀態(tài)，系統(tǒng)的壓力不會因為該房間主機的停止而變化，則潛水泵仍然按原來的頻率運行，沒有起到設(shè)計變頻系統(tǒng)的目的。當然，當該房間的空調(diào)不使用的時候，電磁閥關(guān)閉，此時還是能起到變頻節(jié)能的作用。

四  設(shè)計建議

4.1  選擇末端的電磁二通閥與熱泵機組主機連鎖的方式及相應(yīng)設(shè)備，主機開啟時電磁閥先開，主機關(guān)閉時電磁閥后關(guān)閉。
4.2  如果設(shè)計為直接地下水換熱系統(tǒng)，則將系統(tǒng)設(shè)計為回水同程，并在回水管頂端加一排空管，如圖2。
4.3  建議采用地下水式熱泵中央空調(diào)，盡可能設(shè)計為間接地下水換熱系統(tǒng)，換熱器將地下水和使用水分為兩個獨立的系統(tǒng)。

                            圖2  系統(tǒng)原理圖二

五  結(jié)論

    以上4.1、4.2的兩種設(shè)計雖然解決了設(shè)備及管道的汽蝕問題，設(shè)備開機時的保護問題，但無法解決回水噪音的問題。4.3雖然工程初投資偏高，且地下水還有2~3度的水溫損失，但很好的解決了系統(tǒng)問題，還杜絕了地下水對熱泵機組及系統(tǒng)管道的腐蝕、磨損等。筆者認為，地下水式熱泵中央空調(diào)設(shè)計為間接換熱系統(tǒng)較為合理。

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)”。