試論酒店建筑地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行方式

陳晨

摘要：隨著時代的發(fā)展和進(jìn)步，能源問題和環(huán)保問題已經(jīng)成為了國際重點(diǎn)關(guān)注的與人類生存和發(fā)展密切相關(guān)的兩大主題，在我國城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的時代背景之下，我國的能源緊缺問題也逐步被暴露出來，并且由于長期的傳統(tǒng)燃煤取暖方式使得我國的溫室效應(yīng)逐漸嚴(yán)重，環(huán)境溫度的升高對空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果也提出了更高的要求，為此，設(shè)計環(huán)保型的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)高效完成建筑內(nèi)部的溫度調(diào)節(jié)已經(jīng)不僅僅是酒店經(jīng)濟(jì)效益提升以及建筑內(nèi)部環(huán)境改善和發(fā)展的需要，也是我國環(huán)保性建筑發(fā)展的必經(jīng)之路。酒店作為分布廣泛，數(shù)量龐大的公共建筑，其能耗主要分布在空調(diào)系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)則能夠很好的實(shí)現(xiàn)能源之間的轉(zhuǎn)化利用，通過合理科學(xué)的能源利用模式實(shí)現(xiàn)了酒店建筑的節(jié)能和環(huán)保運(yùn)行。為此，本文對酒店建筑的地源熱泵系統(tǒng)發(fā)展歷程敬意探究，在此基礎(chǔ)上分析酒店建筑地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行方式施工過程中的注意事項，最后對以確保其節(jié)能運(yùn)行的運(yùn)維工作進(jìn)行了研究和分析。

關(guān)鍵詞：地源熱泵空調(diào)酒店建筑;系統(tǒng)運(yùn)行

引言

在我國酒店建筑行業(yè)的發(fā)展過程中，產(chǎn)生的建筑內(nèi)部能耗逐年增大的原因主要是來自于公共建筑內(nèi)部的空調(diào)系統(tǒng)，照明電器等方面，研究資料表明，在實(shí)際的酒店運(yùn)營過程中，空調(diào)系統(tǒng)的能耗和生活熱水系統(tǒng)的能耗占酒店建筑能耗中的很大比重，為此，在酒店建筑設(shè)計的過程中加強(qiáng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能性的研究和對降低設(shè)備的功耗進(jìn)行更有針對性的運(yùn)維工作和設(shè)計工作能夠使得酒店這樣的公共建筑形成更為環(huán)保的空調(diào)系統(tǒng)。

一、酒店建筑空調(diào)系統(tǒng)概述

在我國酒店建筑的發(fā)展過程中，溫度的調(diào)節(jié)絕大部分依賴于空調(diào)系統(tǒng)，在空調(diào)系統(tǒng)的工作過程中，在提供穩(wěn)定溫度控制的前提之下最大程度的降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗對酒店經(jīng)濟(jì)效益的提升以及酒店運(yùn)營環(huán)保節(jié)能水平的改善具有至關(guān)重要的作用，在對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能性能的優(yōu)化和改進(jìn)的過程中，通過深入探究酒店建筑空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)理，對系統(tǒng)的水流循環(huán)和溫度控制機(jī)制進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且更為科學(xué)合理的設(shè)計酒店建筑中空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)體系，盡可能在節(jié)約能源的同時有效控制酒店溫度，與相關(guān)類似工程相聯(lián)系優(yōu)化酒店建筑中的空調(diào)系統(tǒng)地源熱泵工作模式相結(jié)合對酒店的地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低系統(tǒng)運(yùn)維成本的目的，這將是酒店空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)的主要研究和發(fā)展方向[1]。

二、酒店建筑地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

從地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行理論出發(fā)對酒店建筑地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計過程中，可以得出其核心的設(shè)計理念是盡可能平衡空調(diào)系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷、保證建筑內(nèi)部的土壤釋放的熱量與空調(diào)系統(tǒng)能夠控制吸收的熱量大小接近，兩者越接近，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工作能耗越接近于理想能耗。而空調(diào)系統(tǒng)的供熱或者供冷方式?jīng)Q定了系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷能否實(shí)現(xiàn)有效的平衡，在地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的工作過程中，如果系統(tǒng)的供冷或者供熱方式破壞了所在區(qū)域的土壤釋放熱量的溫度場，那么就會使得酒店建筑中的空調(diào)系統(tǒng)能耗增大，例如在夏季酒店空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行低溫控制時，由于空調(diào)系統(tǒng)向土壤中釋放了大量熱量，甚至大于在其他時間從土壤中吸收的熱量，這就會導(dǎo)致酒店建筑的地下土壤溫度場被破壞，土壤熱量的不平衡使得空調(diào)系統(tǒng)的控溫過程更為困難，冷熱負(fù)荷不均的問題使得酒店建筑中的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)能耗提升，能量利用率下降。

三、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的重要性

在實(shí)際地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，空調(diào)系統(tǒng)通過將傳統(tǒng)的水環(huán)熱泵系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，自二十世紀(jì)八十年代誕生以來已經(jīng)取得了良好的節(jié)能效果，系統(tǒng)運(yùn)行時對傳統(tǒng)的水環(huán)熱泵能量利用方式進(jìn)行了改進(jìn)，通過有效利用地?zé)?，在?shí)際的工作過程中代替需要燃料燃燒產(chǎn)生循環(huán)熱水保障環(huán)路水溫實(shí)現(xiàn)的水管熱泵運(yùn)行模式，降低了酒店設(shè)計散熱裝置的成本和供熱系統(tǒng)的能耗，酒店建筑的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的成本顯著低于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行成本[2]。通過設(shè)計地源熱泵系統(tǒng)能夠?qū)频甑臏囟劝醇竟?jié)溫度的需要進(jìn)行相關(guān)的調(diào)節(jié)，其控溫機(jī)制如下圖所示：

四、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)施工過程中的相關(guān)注意事項

4.1前期勘察工作

如果確定了地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行模式為地下水水源模式，那么就需要對酒店建筑的地下水水文環(huán)境進(jìn)行前期的勘察，確保其地下水環(huán)境能夠有效實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的熱量交換功能，如果區(qū)域的地下水環(huán)境不能滿足酒店地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的熱量循環(huán)需求，則需要進(jìn)一步對酒店區(qū)域的地質(zhì)條件進(jìn)行深入分析，進(jìn)而判斷其安裝地源熱泵系統(tǒng)的合理性，對系統(tǒng)建設(shè)施工區(qū)域的地質(zhì)水文勘察環(huán)境需要具有良好的精確性和客觀性，才能夠在空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計和施工過程中盡可能全面地考慮到相關(guān)的問題，在具體的地質(zhì)勘察中需要對酒店建筑地下土壤在施工過程中能否進(jìn)行鈷洞、挖掘予以核實(shí)，同時對相關(guān)的規(guī)章制度和條例進(jìn)行收集和信息的采集[3]，為后期的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和運(yùn)行提供數(shù)據(jù)和信息基礎(chǔ)，此外，還需要對酒店建筑周圍的環(huán)境進(jìn)行考察，分析其具體的施工條件和施工環(huán)境，得出可能存在的施工制約因素。在此過程中還可以適當(dāng)查閱相關(guān)地區(qū)的水文資料和地質(zhì)研究報告，以加大前期調(diào)研的進(jìn)展速度。

4.2 施工過程分析

在實(shí)際的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計施工過程中，首先需要對勘測井進(jìn)行取樣和測試，施工團(tuán)隊聘請的地質(zhì)專家在這個過程中應(yīng)該參與或監(jiān)督所有的取樣工作，精確并且客觀的對不同測試井中的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這一過程不僅包括在不同情況下的井深，還包括對于測試井中的地質(zhì)特征進(jìn)行分析，對于勘測井的土石樣品在實(shí)際的勘察過程中需要予以妥善的管理和保存，并且做好標(biāo)記，為后期分析提供便利，數(shù)據(jù)的記錄不僅僅局限于對地下水深度數(shù)據(jù)的測量，還應(yīng)該具體到巖石的組成，水平面高度等地質(zhì)信息。與此同時，勘測井應(yīng)通過排氣、噴射或沖擊等方式不斷改進(jìn)，直到它們能產(chǎn)生清潔、沒有沉淀物的水。為了能夠使得測試井具有更好的再生能力，對于每一口測試井都應(yīng)進(jìn)行不少于24h的抽水測試，井邊的檢測儀用來收集蓄水層的其他信息，并對這些井可能帶來的對蓄水層的干擾進(jìn)行評估。除此之外，在抽水測試的過程中需要對地下水溫度的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，收集相關(guān)的水樣進(jìn)而對其水質(zhì)進(jìn)行專業(yè)分析，評估現(xiàn)有水的質(zhì)量并確定其在地下水系統(tǒng)中使用的適宜性。在水樣分析的過程中，需要包括對于地下水中各種雜質(zhì)微生物以及大腸桿菌等級的檢測，此外還需對會帶來負(fù)面影響的細(xì)菌進(jìn)行鑒定（包括鐵銹，溶解礦石，pH值，硬度和其他有機(jī)成分）。最后結(jié)合酒店建筑地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況對當(dāng)?shù)睾椭車h(huán)境以及工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r所做的調(diào)查決定是否需要增加其他的化學(xué)分析。

在地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的熱泵機(jī)組安裝過程中，在機(jī)組和管線之間的連接水管以及熱泵供回風(fēng)口與風(fēng)道之間的連接應(yīng)該結(jié)合施工區(qū)域的施工地質(zhì)條件選擇更為合適的管材，在絕大部分工程中普遍選擇使用方便靈活的軟管;并且分區(qū)內(nèi)所有熱泵的冷凝水收集和排放系統(tǒng)的安裝要符合當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門的要求，需要能有效收集冷凝水并有一定的坡度以考慮系統(tǒng)清洗。在熱泵系統(tǒng)的安裝和設(shè)計過程中需要充分重視系統(tǒng)帶來的噪聲問題，在關(guān)鍵位置需要安裝壓縮機(jī)護(hù)罩和管道消聲器以降低熱泵噪聲。最后，在完成系統(tǒng)清污、沖洗、雜物清除、填充和充注防凍劑之前，閉式環(huán)路流體應(yīng)通過旁通管繞過熱泵機(jī)組。

在施工環(huán)節(jié)比較重要的部分是對于酒店地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中央泵站的安裝，需要注意的是在水泵安裝時，應(yīng)在泵的吸入端裝偏心漸縮變徑管，在壓出端裝同心漸擴(kuò)變徑管。在使用彎頭的地方應(yīng)使用大半徑型的彎頭并垂直安裝。吸入和排出管道應(yīng)有足夠的支撐，以不致再往泵的殼體上施加負(fù)載。對于每一臺泵在運(yùn)到工地之前都應(yīng)做測試，以保證在達(dá)到設(shè)計揚(yáng)程時的流量也滿足設(shè)計值。應(yīng)提供該項測試的文字報告。此外，在減壓閥和系統(tǒng)與頂端空氣分離器的連接處之間補(bǔ)水管線上設(shè)置膨脹水箱，與此同時，還應(yīng)在泵的吸入端進(jìn)一步安裝空氣分離裝置，其頂部連接到補(bǔ)水管線上且裝有一個手動排氣閥[4]，底部有帶過濾器的排污閥。在這一過程中建筑物的水環(huán)路應(yīng)在該側(cè)連接。對于酒店建筑規(guī)模較大的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)增加壓力安全閥以防止超壓。在中央泵站安裝的過程中也同樣需要考慮隔震裝置的設(shè)計，并且在管道之間的連接最好選擇型號匹配的伸縮接頭進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。另外，在水泵附近的所有管道都應(yīng)用彈簧吊鉤支撐。完成中央泵站的施工安裝以后，在系統(tǒng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)時，應(yīng)由水泵制造商或其指定代理商協(xié)助進(jìn)行啟動運(yùn)行，應(yīng)檢查泵是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.3 酒店建筑地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能運(yùn)維工作

在完成酒店建筑地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的施工和安裝之后需要對管道系統(tǒng)進(jìn)行清掃、沖洗、試驗、氣體清洗和化學(xué)清洗，徹底清洗系統(tǒng)并完全排空空氣。在這一階段要注意地源系統(tǒng)的管道應(yīng)與建筑物和機(jī)房內(nèi)的管道隔離開。在實(shí)際的操作過程中，首先需要向管道充水，在實(shí)際進(jìn)行的過程中應(yīng)旁通熱泵熱交換器和其他擬接到環(huán)路上的設(shè)備。接著使水持續(xù)流過系統(tǒng)，直至碎石、泥土等從管道中被清除。對于大管徑的管道有針對性的分開沖洗，以保證有足夠高的速度沖走碎石。在此之后把熱泵和其他調(diào)節(jié)設(shè)備連接到環(huán)路上并再一次向系統(tǒng)充清水，在充水的過程中需要考慮建筑水壓必須足以克服在充水管線和系統(tǒng)最高點(diǎn)之間的靜水壓頭。當(dāng)充水至水從放氣孔流出時，接通向建筑物的供水并關(guān)閉手動放氣孔。接著用建筑內(nèi)充水管線的水再次沖洗系統(tǒng)并打開最低點(diǎn)的排水。應(yīng)順序打開和關(guān)閉管道和立管的關(guān)閉閥，以保證主要的平行管道單獨(dú)沖洗，最后充滿整個系統(tǒng)。對該過程進(jìn)行重復(fù)進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)管道的清洗。此外，對于管道材質(zhì)為金屬的情況，還可以嘗試采用化學(xué)清洗的方式，PVC材料的管道不需要考慮這方面的處理內(nèi)容。

在空調(diào)的運(yùn)維過程中，如果系統(tǒng)有地?zé)峤粨Q器或地表水熱交換器，應(yīng)早一點(diǎn)將防凍劑加進(jìn)熱交換器并與室內(nèi)系統(tǒng)隔離。具體的操作是打開關(guān)閉閥門，則地下/地表水熱交換器和室內(nèi)水環(huán)路是一條連續(xù)的流道。運(yùn)行系統(tǒng)泵使流體在整個系統(tǒng)完全混合，在操作中要確認(rèn)防凍保護(hù)符合設(shè)計要求以及化學(xué)防腐劑的特性和濃度符合設(shè)計要求。

運(yùn)維工作還包括對地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的流量進(jìn)行測試，這與空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性能具有十分密切的關(guān)聯(lián)，主要涉及的工作有通過系統(tǒng)中全部平行管線的流量應(yīng)相互平衡并符合設(shè)計要求，之后嘗試用一臺循環(huán)泵使地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行，讓系統(tǒng)的全部流量流過中央泵站中的水泵，測量流過節(jié)流孔板的壓差等多種不同的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行情況。在數(shù)據(jù)記錄的過程中用流過每一臺熱泵或設(shè)備的壓降讀數(shù)來平衡流過每一管線上的每臺熱泵或并聯(lián)設(shè)備的流量，并與制造商的數(shù)據(jù)作對比，之后用在每臺熱泵回水管上的平衡閥或球閥調(diào)節(jié)壓降至要求值，最終完成空調(diào)系統(tǒng)的流量平衡報告。

五、結(jié)束語

綜上所述，通過對酒店這樣的公共建筑中的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的運(yùn)行模式，基于平衡酒店冷熱負(fù)荷的設(shè)計理念，將酒店內(nèi)部的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與酒店內(nèi)的供熱系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，生活熱水制備系統(tǒng)相結(jié)合，合理控制和利用空調(diào)系統(tǒng)吸收或者釋放的熱量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約能源的環(huán)保型公共建筑空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]張寧寧，由世俊.天津天誠麗筠酒店合同能源管理節(jié)能改造[J].暖通空調(diào)，2019，49（01）：73-76.

[2]高喜玲.某商務(wù)酒店空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗及節(jié)能分析[J].科技視界，2018（20）：50-52.

[3]楊明遠(yuǎn). 中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計與控制方法研究[D].沈陽建筑大學(xué)，2017.

[4]郭翠云.淺談現(xiàn)代酒店物業(yè)管理中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施[J].現(xiàn)代物業(yè)，2007（04）：80-81.