淺談重慶綠地新都會水環熱泵系統運用

唐國儒

(上海綠地控股集團重慶置業有限公司，重慶 400020）

淺談重慶綠地新都會水環熱泵系統運用

唐國儒

(上海綠地控股集團重慶置業有限公司，重慶 400020）

根據針對重慶綠地新都會水環熱泵系統設備選型、設計及施工問題的分析，該文旨在總結水環熱泵系統相關設計及施工經驗，推廣水環熱泵空調系統在商業建筑中的運用。

商業；水環熱泵；選型；設計；施工；空調系統

重慶綠地新都會位于江北區大石壩，該項目為典型內街式商業建筑。因商業縱向較深，利用一條從西向東的商業內街將商業分為南北兩段，形成以商鋪形式為主的商業群落。吊二層至一層內商業街南側小型商業采用水環熱泵集中空調系統,總空調面積7287m2,夏季空調總冷負荷為1842.4kW,空調冷負荷指標253W/m2；冬季空調總熱負荷為690.8kW,空調熱負荷指標95W/m2。采用兩臺閉式冷卻塔提供夏季空調冷卻水，閉式冷卻塔自帶一次水循環水泵，二次水采用一次泵定流量閉式循環系統，采用高位膨脹水箱定壓補水,二次水冷卻循環水采用Y型水過濾器、綜合水處理器對水質進行處理。夏季一次水側冷卻水供回水設計溫度為30/35℃，二次水側冷卻水夏季供回水設計溫度為31/36℃。一、二次水補水總管設置水流量計量裝置。每臺末端機組設置Y型過濾器、定流量平衡閥，末端機組帶制冷、制熱缺水自動保護措施。采用一臺制熱量為290kW的常壓燃氣熱水機組作為冬季空調輔助熱源，系統原理圖見圖1。

圖1 水環熱泵系統原理圖

內街式商業建筑布局較復雜，商鋪分布易形成內外區形式，綠地新都會項目采用水環熱泵中央空調系統是適宜，分析如下：①水環系統高效節能、運行費用低：水環熱泵末端主機能效比（制冷）可高達4.5且系統公攤能耗較低，該項目商鋪空調用電負荷457.77kW，冷卻塔用及冷卻水循環泵用電負荷93kW，常壓燃氣熱水機組燃氣耗量30m3/h(天燃氣)，經初步估算夏季制冷時公攤設備占總耗能比例約16%，冬季制熱時公攤設備占總能耗比例為18%。②雙管制系統達到四管制系統功能，可實現內區制冷，外區制熱的效果，滿足商業空調功能需求。③節省投資、降低商鋪公攤，提高商業價值：水環熱泵系統無大型冷水機組，機房占地面積小，本項目循環水泵房面積僅為63m2，各商業空間內可不用設置大型機房和巨大風管，從而提供了更多可租售空間，提高了商業溢價；環路為31/36℃循環水無需做保溫；系統輔助熱源選型小，輔助熱源制熱量僅為系統總熱負荷的42%。④系統施工靈活便捷，可依據租售戶入住情況分期安裝，緩解了建設方資金壓力，本項目預計初步投資為350萬元，空調造價約480元/m2，如水源熱泵末端主機系統均為商家自行采購安裝，則實際投資約180萬，空調造價約240元/m2。⑤系統計量方式簡單、可靠、實用，可簡單地通過加設電表方式實現分戶計量。

2 水環熱泵系統設備選型

2.1 系統冷卻設備

綠地新都會項目選用閉式冷卻塔循環系統，由于水環熱泵循環系統設備對流經設備的循環水質要求較高，故采用閉式循環系統是最可靠的。閉式冷卻塔優點在于體積小、冷卻效率高且省水省電。由于其密閉循環，從而降低因故障損失的能量，也不需要在交換循環水上花任何費用；管道不會積垢，降低了設備運行的費用。由于我國目前尚無閉式冷卻塔制造及檢驗的相關國家標準，則對設備的選型造成了很大的難度，筆者建議閉式塔的選擇應從以下幾個方面控制：①冷卻塔的熱力性能不不低于98%，冷卻塔填料宜選擇親水性好、吸水率小（小于0.015%）、耐高溫、抗老化、阻燃性能好(阻燃氧指數為44.7%)、風阻系數小的優質填料；②熱交換器內盤管宜選用壁厚不小于2mm厚的優質銅管，保證足夠的強度韌性和良好的換熱性能；③冷卻塔關鍵組件如風機、電機、軸承及噴水泵宜選用國內或國際知名品牌；④依據系統循環水流量合理進行閉式塔組對，如系統設計循環水流量600m3/h，宜選用4臺150m3/h的閉式塔進行組合，以滿足分批分時投入運行的需要；⑤宜選用知名廠家的成熟產品，并充分了解廠商提供的廠家標準。值得提出的是，大部分建設方為節省投資，選用換熱器內置盤管為鋼管的閉式塔，或選用開式塔加板式換熱器組合形式，造成了冷卻水質易于受到污染，檢修維護難度大，散熱效率低的不良后果，從而導致了整個水環系統優勢不能發揮。

2.2 輔助熱源

水環熱泵系統輔助熱源宜優先選用燃氣常壓熱水鍋爐，因為常壓熱水鍋爐具有安全、經濟、效率高等特點，為越來越適用于空調系統的熱源。但由于常壓熱水鍋爐不能直接接入承壓的二次側循環系統，故設備選擇時特別注意選擇內置盤管間接式常壓鍋爐，或采用常壓鍋爐加板式換熱器的循環系統。筆者更傾向于選擇后者，后者具有換熱效率高、運行維護便利、費用低的優勢。

2.3 水源熱泵機組

水源熱泵機組應從品牌、產品性能、系統配置綜合比對選擇。①水源熱泵機組廠商層次不齊，應優先選用國際或國內知名品牌設備。②應選擇能效比較高的設備，水源側換熱器應采用高效套筒式換熱器，主要部件如壓縮機、風機、電動機、銅管、鋁翅片應選擇知名廠商產品。③應合理地選擇機組型式。整體式及分體式機組各有優勢，這需要結合商鋪功能、面積、裝飾風格等綜合考慮：如面積較小商鋪，可選用暗藏吊頂式整體式機組或嵌入式分體式機組，面積較大的商業選用整體臥式機組；對于噪音控制要求較高的商鋪則優先選用分體式機組。④機組性價比的合理選擇，一般機型規格較大則其性價比較高，面積較大的商鋪可選擇大號機型。⑤宜選用同品牌的水環熱泵新風機組。水環熱泵新風機可承擔部分冷熱負荷，從而降低系統投資。⑥值得特別注意的是，如實際選擇的設備與原設計設備不同時，則需對設備的制冷、制熱量、耗電量、風量、噪音、風壓等進行詳細核算，以達到選用的設備與原系統設計的最佳配置。

3 水環熱泵系統設計及施工應注意的問題

3.1 機組噪音的控制措施

水源熱泵機組有末端壓縮機和風機兩個噪聲源，所以機組噪音控制非常重要。①應合理選擇機組的安裝位置。如機組不宜安裝在人員經常停留的頂部，最好安裝在公共走道及相對隱蔽的房間。兩臺機組之間安裝間距不宜小于2.5m，以避免噪音重疊。②噪音控制要求較高的房間或場所，應選擇分體式機組，將壓縮機和風機兩個噪音源分開，同時建議在壓縮機處設置減震吊架，也可在機組下方設置吸音板。吸音板的面積不小于機組面積的2倍，吸聲板厚度不小于25mm。③依據水源熱泵機組風量和風壓進行系統風管合理布置，有效地控制主風管及風口風速。宜在送風段設置消聲靜壓箱，回風段設置回風靜壓箱，同時建議回風口設置在機組2m以外的部位，以防止機組噪音在管道內傳播。

3.2 系統選材及管網的合理布置

由于水環熱泵系統對循環水質要求高，系統循環水管道宜選用內外均鍍鋅的鍍鋅鋼管溝槽或螺紋連接，相比傳統焊接管道焊接連接而言，其系統管道成本會有所增加，但卻大大地減少了系統運行維護費用。商業空調管網設計中，其系統循環水主立管及水平干管應設置在公共區域，如供回水主立管應設置在公共區域管道井，水平干管設置在公共走道，從而減少因水平管道及主管穿越商鋪而造成空間利用受損，同時方便檢修和維護。由于水環熱泵系統管路大多設計為異程式系統，以體現其兩管制達到四管制的優勢，故防止系統水平及垂直失調相當關鍵，水系統環路盡量平衡布置，主要分支管設置靜態平衡閥平衡各支路的阻力，從而使通過平衡閥流量調節使循環水量均勻分布，但往往很多建設方為節省投資，私自將該閥門取消，從而影響系統正常功能。

3.3 系統實施

建設方對于商鋪空調通常有以下兩種實施方案。①所有商鋪內管道及設備全部安裝完畢。②商鋪內僅預留循環水管道接口，設備由商家自行安裝。以上兩種方式各有利弊。第一種由于商家二次鋪內裝修勢必會造成原有設備及管道大量改動，導致了資源嚴重浪費，但好處在于建設方在交房前空調系統可一次到位，有利于系統整體調試及驗收。第二種由于建設方或物管公司對商家約束不到位，造成商家私自進行系統設計，及安裝，很容易造成商鋪內系統設計違背設計初衷，如設備冷量超標或不足，循環水管路大量改位、返彎以及設備進出口管道與設備接口不匹配、設備的用電負荷與原設計配電回路不匹配等，以至于影響空調效果。綠地新都會項目采用了以上兩種形式結合的方式，因小商鋪空調后續調整較小，該部分商鋪空調設備全部安裝完畢，風管和風口應由商家自行完善；大商鋪內建筑分隔存在多變性，建議預留循環水接口，空調設備、風管及風口由商家依據裝飾布局進行二次設計，但需建設方在購房合同中嚴格限制商家對空調系統調整權限。

3.4 系統計量

水環熱泵系統計量有其獨特優勢，可實現分戶計量要求，最簡單做法就是在每個商鋪裝設獨立空調電表，系統共用設備如冷卻塔、循環泵、鍋爐等分別裝設電表。商家按各自空調用電量比例進行共用設備費用分攤，從而避免了傳統按面積比列進行分攤的弊端。另外，由于該系統共用設備公攤費用較少，商家更易于接受，從而真正地體現分戶計量的目的。

4 水環熱泵系統的在商業建筑中的使用前景

就筆者了解的重慶地區而言，商業建筑使用水環熱泵系統的案例并不多見，但所使用區域都在高檔商業區，如江北北城天街、朗晴廣場購物中心、奧特萊斯購物中心、綠地新都會、世紀英皇大廈等。一方面由于重慶地區市場對水環熱泵系統的認知度不高，另一方面由于缺乏該系統施工及維護保養經驗，造成了水環熱泵系統并未真正體現其優越性，導致了目前該系統適用受限的局面。筆者認為，水環熱泵系統應結合商業建筑形態，綜合多方面因素合理選擇，同時應嚴格控制施工、調試等環節，才能最大程度上還原設計，真正發揮水環熱泵系統的優越性。

[1]中國建筑標準設計院.GB50019-2003采暖通風與空氣調節設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2004.

[2]中華人民共和國建設部.GB50243-2002通風與空調工程施工質量驗收規范[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[3]中國建筑標準設計院.06K504水環熱泵空調系統設計與安裝[S].北京：中國計劃出版社，2007.

Application of Water Loop HeatPump System in Chongqing Green Metropolis

Based on the analysison the selection,design and construction of thewater loop heat pump system in Chongqing Green Metropolis,experience related to the design and construction of the system is summarized to promote the application ofwater loop heat pump air conditioning system in commercialbuildings.

commerce;water loop heatpump;selection;design;construction;air conditioning system

10.3969/j.issn.1671-9107.2012.10.018

TU 201.5

A

1671-9107（2012）10-0018-03

2012-06-15

唐國儒（1979-），男，甘肅武威人，本科，工程師，主要從事機電設備設計管理工作。

1 重慶綠地新都會商業建筑水環熱泵系統的適用性

孫蘇

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