引言：關(guān)于水/地源熱泵技術(shù)已經(jīng)有多項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家政策文件中也已明令推廣，各級(jí)政府還出臺(tái)了各種針對(duì)工程應(yīng)用的優(yōu)惠政策，予以資金扶持和獎(jiǎng)勵(lì)，這些標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家政策充分說明了這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，符合節(jié)能環(huán)保的要求。《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(JGJ134—2001)》規(guī)定：“具備有地面水資源（如江河湖水等），有適合水源熱泵運(yùn)行溫度的廢水等水源條件時(shí)，居住建筑采暖、空調(diào)設(shè)備宜采用水源熱泵。當(dāng)采用地下井水為水源時(shí)，應(yīng)確保有回灌措施，確保水源不被污染，并應(yīng)符合當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)規(guī)定；具備可供地?zé)嵩礋岜脵C(jī)組埋管用的土壤面積時(shí)，宜采用埋管式地?zé)嵩礋岜?rdquo;，但在實(shí)踐選擇時(shí)，涉及水源條件、報(bào)備報(bào)批程序、投資費(fèi)用、運(yùn)行成本、養(yǎng)護(hù)措施、維護(hù)費(fèi)用等因素，特別是采用地下井水時(shí)，可能產(chǎn)生地面下沉等不可預(yù)測(cè)的后果。

    筆者在推廣水/地源熱泵產(chǎn)品時(shí)，為了減少后患，現(xiàn)主要根據(jù)項(xiàng)目條件優(yōu)先推廣地表水水源熱泵，具備投資條件和可供地?zé)嵩礋岜脵C(jī)組埋管用的土壤面積時(shí)，優(yōu)先推廣埋管式地源熱泵。而很多項(xiàng)目處于城市繁華之中，可供埋管的空地幾乎沒有，污水管路也不方便，若能采用自來水作熱源，其連接管路簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用不多（與地埋管熱泵和污水源熱泵投資相比），占地面積不大，而效果卻可與地埋管和污水源熱泵相妣美，若能得到論證采用，將是中央空調(diào)行業(yè)的一大福音。

    自來水是飲用水，應(yīng)用城市自來水作中央空調(diào)水源熱泵熱源水是個(gè)非常嚴(yán)肅、尖銳的課題，其安全、衛(wèi)生能否得到保證？是否可行？本人覺得是個(gè)具有挑戰(zhàn)性和值得探討的綜合課題，因此將水/地源實(shí)踐、城市自來水資料及本人淺見奉獻(xiàn)給行業(yè)同仁及自來水系統(tǒng)專業(yè)人士，實(shí)乃拋磚引玉，以期求得討論、批評(píng)和指點(diǎn)、完善，期待該簡(jiǎn)單易行、環(huán)保節(jié)能課題最終能得到應(yīng)用。

    關(guān)于埋管式地源熱泵的環(huán)保、節(jié)能優(yōu)勢(shì)已為大眾所認(rèn)知，因此本文與埋管式地源熱泵相比較來論證自來水水源熱泵的可行性。

    采用自來水作熱源原理說明：

             表1 關(guān)于地埋管熱泵系統(tǒng)與自來水熱泵系統(tǒng)循環(huán)水溫度對(duì)比

    
    通過對(duì)比可見：自來水熱泵制冷時(shí)循環(huán)水溫最高32℃＜地埋管熱泵制冷時(shí)循環(huán)水溫最高40℃；自來水熱泵制熱時(shí)循環(huán)水溫最低4℃＞地埋管熱泵制冷時(shí)循環(huán)水溫最低-2℃；結(jié)論：自來水熱泵系統(tǒng)循環(huán)水溫度優(yōu)于地埋管熱泵系統(tǒng)循環(huán)水溫度，其作為間接換熱的熱源，溫度適合水源熱泵的運(yùn)行。

   
    1、僅是溫度交換，不存在萬一的風(fēng)險(xiǎn)：從原理圖示中可看出，自來水與水源熱泵機(jī)組循環(huán)水是通過不銹鋼板式交換器僅僅是進(jìn)行了溫度交換，此溫度在4-32℃范圍內(nèi)，水源熱泵機(jī)組循環(huán)水是自來水，萬一不銹鋼板式交換器壞了，與自來水管路有了串水，串的也是自來水，對(duì)飲水安全不會(huì)產(chǎn)生危害，同時(shí)在補(bǔ)水系統(tǒng)增加補(bǔ)水流量控制裝置，當(dāng)超量補(bǔ)水時(shí)亦會(huì)報(bào)警并停機(jī)，可及時(shí)檢查原因。

    若水源熱泵機(jī)組循環(huán)水內(nèi)萬一含有工質(zhì)（R22或R134a或R407a），說明水源熱泵機(jī)組冷媒泄漏，發(fā)生這種狀況水源熱泵機(jī)組會(huì)立即報(bào)警并保護(hù)停機(jī)，同時(shí)電控裝置會(huì)連鎖停止自來水循環(huán)水泵的運(yùn)行，控制了故障的可能性。

   2、安全、衛(wèi)生、可靠：采用304a不銹綱板式換熱器（材質(zhì)優(yōu)于城市自來水公司使用材質(zhì)），材料及承壓加工可經(jīng)自來水公司技術(shù)部門設(shè)計(jì)檢驗(yàn)把關(guān)，由于304a不銹綱材料不會(huì)被自來水中所含化學(xué)成分腐蝕，承壓大、可拆裝、易維護(hù)保養(yǎng)、可長(zhǎng)期安全使用。


   3、不會(huì)降低管內(nèi)壓力：關(guān)于板式換熱器與自來水主管路的連接，在板式換熱器入口或出口，安裝所需相應(yīng)流量和揚(yáng)程的水泵，在保證板式換熱器的水流量同時(shí)，又不會(huì)降低自來水主管路的壓力。

   4、管內(nèi)流量可調(diào)：在設(shè)計(jì)安裝時(shí)，自來水主管路安裝合適的閥門以調(diào)節(jié)進(jìn)入板式換熱器的水流量及主管路的水流量，另采用變頻加壓水泵，確保進(jìn)入板式換熱器的水流量，水泵采用一用一備。

   5、冷熱平衡，對(duì)用水戶不產(chǎn)生影響：在使用地下水源作自來水的城市，如沈陽(yáng)，夏天環(huán)境溫度高，而自來水水溫感覺特別涼，有的家庭把自來水先放出來，擺放一段時(shí)間，當(dāng)與室溫差不多時(shí)，再燒開水，可以節(jié)省燃料。若采用這種中央空調(diào)，可適當(dāng)提高夏季自來水水溫，使用感覺較好，唯一的不足之處是冬季水溫偏涼，但不影響其他任何檢測(cè)數(shù)據(jù)。

    6、把自來水水溫控制在實(shí)用范圍內(nèi)：如邯鄲峰峰自來水廠使用300余米深井地下水作自來水水源，其出井水溫為23度，經(jīng)管路輸送，冬季用戶水溫為12度以上，夏季用戶水溫為22度左右。為保證自來水水溫為6度以上，若冬季自來水原水溫為9度，可以按9-6=3度溫差計(jì)算循環(huán)水用水量；根據(jù)機(jī)組特性，夏季所需的水流量按冬季的1.5倍計(jì)，約產(chǎn)生4.5度溫差，能保證自來水水溫為28度以內(nèi)，這樣，自來水水溫在6-28度區(qū)間，在全國(guó)平均用水水溫范圍內(nèi)。

    在使用地表水作自來水水源的城市（長(zhǎng)江流域城市），控制自來水主管內(nèi)最低水溫為4度，如冬季原自來水水溫為6度，我們可以按6-4=2度溫差計(jì)算設(shè)計(jì)循環(huán)水用水量，夏季水流量按1.5倍計(jì)，約3度溫差，能保證自來水水溫為32度以內(nèi)，這樣，自來水溫在4-32度區(qū)間。 

    湖南永州使用湘江水，由于取水點(diǎn)在10m以下，冬季最低水溫為8度左右，夏季水溫為25度左右，我們可以按8-6=2度溫差計(jì)算循環(huán)水用水量，夏季水流量按1.5倍計(jì)，約3度溫差，這樣，自來水水溫在6-29度區(qū)間，在全國(guó)平均用水水溫范圍內(nèi)。

    在華南地區(qū)，其自來水水溫在10-32度區(qū)間，適合利用自來水作熱源，但其夏季水溫會(huì)達(dá)34度，自來水主管水溫高過34度，對(duì)水源成分會(huì)否產(chǎn)生影響？是否要評(píng)估？需要進(jìn)行相關(guān)研究。華南地區(qū)（環(huán)境溫度5度以上區(qū)域），建議選用高效節(jié)能塔熱泵或污水源熱泵，高效節(jié)能塔熱泵具有制冷、制熱、制熱水三聯(lián)供功能，在環(huán)境溫度5度以上區(qū)域運(yùn)行時(shí)一般不需要添加防凍液，能效比與自來水作熱源時(shí)差不多，但使用途徑簡(jiǎn)單、具有一定的主動(dòng)權(quán)。因此在華南地區(qū)（環(huán)境溫度5度以上區(qū)域）可優(yōu)選高效節(jié)能塔熱泵；在項(xiàng)目具備條件時(shí)，在全國(guó)可優(yōu)先選擇污水源熱泵。
 
    7、自來水實(shí)用水溫3-32度：關(guān)于自來水的水質(zhì)及衛(wèi)生要求，國(guó)家有明確的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于水溫則沒有規(guī)定，水溫是隨各地區(qū)的水源情況自然而定，各地自來水公司沒有人為采取措施改變自來水水溫，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中也沒有要求對(duì)水溫進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)記錄。本人將了解之記錄數(shù)據(jù)予以歸納為3-34度，這是各自來水公司巳經(jīng)運(yùn)行多年的實(shí)際數(shù)據(jù)范圍。
 

    用自來水作熱泵熱源最值得考慮的問題是冬季制熱，冬季取走了自來水中的部分熱量，管路內(nèi)自來水水溫有1-2度的下降，但經(jīng)總管路混水后，且由于管道埋深在防凍層以下，地下溫度相對(duì)恒定，管路內(nèi)自來水水溫會(huì)略升，因此冬季只要把握好自來水的循環(huán)使用量，水溫控制在3度以上即可，由于自來水流量相對(duì)穩(wěn)定且又不斷被用戶使用消耗，因此自來水水溫不會(huì)一直低下去，而是恒定的。

   8、計(jì)算、設(shè)計(jì)舉例說明：
   項(xiàng)目名稱：藍(lán)山之舟  建筑面積：略
   設(shè)計(jì)制熱負(fù)荷： 1100kw   制冷負(fù)荷 1000kw
   熱源水流量：制熱時(shí)110m³/h  制冷時(shí)190m³/h
   經(jīng)與當(dāng)?shù)刈詠硭竞藢?shí)：自來水主管道DN600  最大流量1800m³/h  最小流量750m³/h  冬季最低水溫7℃  夏季最高水溫24℃  
   分析：當(dāng)自來水主管路流量為750m³/h，水溫7℃時(shí)，制熱時(shí)熱源水流量110m³/h，溫差5℃，即自來水循環(huán)側(cè)為7℃進(jìn)水，2℃出水，回到主管路混水后自來水水溫為6.26℃，制冷時(shí)190m³/h，溫差5℃，即自來水循環(huán)側(cè)為24℃進(jìn)水，29℃出水，回到主管路混水后自來水水溫為25.27℃，藍(lán)山之舟項(xiàng)目運(yùn)行后，自來水主管內(nèi)極限水溫在6.26-25.27℃范圍，在3-32度水溫區(qū)間之內(nèi)，可予應(yīng)用。
 
    以一個(gè)城市日用水150萬噸計(jì)算，按冬季自來水供回水溫差為2度、用戶側(cè)循環(huán)溫差為5度、按每日16小時(shí)計(jì)算，1500000×2÷5÷16=37500m³/h，則可滿足熱源側(cè)每小時(shí)37500噸的循環(huán)流量，可產(chǎn)生412500kw/h制熱量，按50w/m²制熱量，可供825萬平方米房屋供暖。

    由自來水公司選定接口位置，按照原理圖示，按照流量計(jì)算管徑尺寸，根據(jù)水壓選取變頻水泵，按理論流量乘上1.2的系數(shù)訂制不銹鋼板換，做出預(yù)算報(bào)價(jià)以及后續(xù)服務(wù)、收費(fèi)等合約，雙方核實(shí)完善后予以實(shí)施。做每一項(xiàng)目時(shí)，需按此順序進(jìn)行論證計(jì)算，由于自來水主管道上沒有溫控探頭，只能根據(jù)水溫測(cè)試獲得水溫記錄，在項(xiàng)目實(shí)施后，按示意圖安裝表計(jì)，以監(jiān)控和完善項(xiàng)目數(shù)據(jù)。

    9、使用自來水做熱源水的優(yōu)勢(shì)：由于自來水干凈、無雜質(zhì)，自來水板換系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生阻塞，維護(hù)保養(yǎng)方便，與使用地下水或地表水的情況相比減少了保養(yǎng)費(fèi)用，從環(huán)保的角度，地下水抽上來，還要同層回灌下去，涉及地下水回灌問題，常年使用還要擔(dān)心可能的污染、地下水位的變化、地面沉降等問題，而采用自來水作熱源，穩(wěn)定且不存在回灌和污染，可以長(zhǎng)期使用，更加環(huán)保、可靠；相比地埋管熱泵，占地面積小，投資省，維護(hù)方便。

    10、備用高效節(jié)能塔系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（適用于零下5度以上地區(qū)）
    采用自來水做冷熱源，環(huán)保、節(jié)能、節(jié)支，但是用戶擔(dān)心自來水管路會(huì)有不定時(shí)的檢修，一旦停水就會(huì)影響這種空調(diào)系統(tǒng)，而有的公司及星級(jí)酒店是不能沒有空調(diào)的，故設(shè)計(jì)一定流量的高效節(jié)能塔以備用，在制冷制熱季節(jié)遇特殊情況時(shí)可直接切換使用。
  
    各城市自來水管網(wǎng)不是單向單管，而是閉式多管互通，由于自來水管路的維修需要且是單管可控的，當(dāng)水廠系統(tǒng)檢修時(shí)，仍有減壓供水的保障措施，因中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)是自用水泵，不依賴自來水管網(wǎng)內(nèi)的壓力，只要調(diào)節(jié)自來水管路中的控制閘閥，中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)也是可用的，根據(jù)了解，自來水主管路斷水很少，減壓供水在幾年中的發(fā)生概率不到1/300。應(yīng)視當(dāng)?shù)刈詠硭竟芫W(wǎng)具體狀況，決定是否做備用節(jié)能塔。

    根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部消息：截至2007年底，全國(guó)城市供水綜合生產(chǎn)能力2.8億立方米/日，供水總量505億立方米，自來水是巨大的可再生能源，在適合的可控范圍內(nèi)合理使用自來水作熱源水，可以更節(jié)能、環(huán)保，是與地表水源、污水源相提并論的可再生能源，應(yīng)可獲政策支持。在推廣時(shí)可結(jié)合城市的規(guī)劃和發(fā)展，在新建管路時(shí)，政府可采用節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)資金先投資由自來水公司予留接口，以減少以后主管道施工的和停水的麻煩。

     附:自來水主管道示意圖（工程圖紙01    工程圖紙02）