淺議水源熱泵用水量的計算方法

郭彥岐 吳曉榮

摘 要：本文通過兩種方法計算水源熱泵的用水量，比對用水定額，為項目水源熱泵用水量的計算提供參考。

關鍵詞：水源熱泵；用水量；定額；需水量

現如今，國家鼓勵建筑節能技術進步與引進國外先進的建筑節能技術。鼓勵發展太陽能、地熱等可再生能源應用技術和設備及空調制冷節能技術與產品[1]。水源熱泵系統是一種利用地下水源中低位熱能進行制冷或供熱的系統，由用戶（末端）系統、水源熱泵主機系統和水源系統三部分組成。在項目建設中就需要計算得出項目所需用水量，本文就此情況羅列兩種計算方法，為計算水源熱泵用水量提供參考。

1 基本情況

某建設項目總建筑面積為17901.81m2，實際取暖面積為12417.4 m2。為解決該單位冬季取暖問題，建設單位申請開鑿機井提取地下水，利用地下水能源，解決其取暖、制冷問題。現就同一個項目的水源熱泵用水量計算分別敘述兩種不同的方法。

2 計算方法

2.1 方法一

系統循環需水量主要取決于工程的熱負荷、冷負荷和地下水溫度[2]。該項目實際采暖面積為12417.4 m2。各建筑物采暖總熱負荷均采用某地下管線探公司提供的數據，見表1。

式中：N冬是機組總的制熱量，kw；N水是提取或釋放的地下水的能量，kw；N入（冬）是冬季機組的輸入功率，kw；Q冬是冬季制熱時需水流量，m3/h；ρ是水的密度， 103kg/m3；c是水的比熱容，c=4.2 kJ/（kg·℃）；△t是取水與回灌水的溫度差（℃）。

循環性能系數COP熱（coefficient of performance）是描述熱泵機組對于熱（冷）的利用效率的一個參數，即熱泵運行期間，機組制熱（冷）量（W）與輸入功率（W）之間的比值。不同品牌、不同型號的熱泵機組的循環性能系數不同，本次評價制熱工況的循環性能系數COP熱（coefficient of performance）為4.3[3]，機組相關技術參數見表2。

即該建筑物冬季小時最大需水量為54.2m3。

該項目用水時節為冬季（11月15日～翌年的3月15日），日工作時間8 h，則年最大需水量為5.2萬m3（表3）。但考慮到室外氣溫等氣候因素的變化，根據《采暖通風與空氣調節規范》（GB50019-2003）和設計經驗，該區建筑物采暖熱負荷隨氣候變化的折算系數一般為0.6，則年均取水量為3.12萬m3。

2.2 方法二

該項目建筑面積12417.4m2，使用面積為建筑面積的90%，供暖面積為使用面積的90%，則住宅供暖面積為10058.9m2。根據工程設計資料，墻體、門窗、涼臺均考慮了節能；設計參數按照冬季室外極端最低溫度-11℃，冬季室內溫度18±2℃。根據本項目工程供暖設計，住宅供暖負荷按40 w/m2，則冬季供暖總需熱為1067.61 kW，建設項目需熱量計算見表4。

N地是釋放的地下水的熱能，kW；△t熱是供暖提取地下水的溫差，（℃）。設計地下水恒溫為16℃，冬季回灌水溫度不低于8℃。

根據系統運行情況及自然氣候特點和建筑物結構設計情況，該項目總供熱面積為10058.09 m2，住宅每天連續工作時間為14 h，即可滿足供熱需求。根據當地氣候特點，確定年供熱時間為11月15日至次年3月15日，共120 d。按最大循環用水量計算，最大日用水量為454.16 m3（表5）。

由表5可知，該項目循環系統最大日用水量為452.18 m3。但考慮到室外氣溫等氣候因素的變化，根據《采暖通風與空氣調節規范》（GB50019-2003）和設計經驗，該區建筑物采暖負荷隨氣候變化的折算系數一般為0.6，則項目年循環需水量為3.27萬m3。

3 計算結果

方法一計算結果為3.12萬m3，面積為12417.4 m2，計算單平米的用水量為2.51 m3/m2；方法二的計算結果為3.27萬m3，面積為12417.4 m2，計算單平米的用水量為2.63m3/m2。均小于《河北省用水定額》適用于居民住宅地板取暖3.15m3/m2。證明這兩種計算方法合理。

參考文獻：

[1]卜一德.地板采暖與分戶熱計量技術，中國建筑工業出版社，2003-06-01.

[2]蘇偉杰，王兵兵.水源熱泵系統用水量和用水結構淺析[J]，陜西水利，2016，（06）：116—P117.

[3]張旭等.熱泵技術，化學工業出版社，2007-2-1.

作者簡介：第一作者：郭彥岐（1992-），男，漢族，河北石家莊人，碩士在讀，研究方向：水資源優化配置。