某建設項目現狀節水水平、水量平衡及節水潛力評價分析

鞏志紅

（河南省駐馬店市板橋水庫管理局，河南 駐馬店 463000）

0 工程概況

該建設項目屬于城市基礎設施和社會公益性重大民生項目，工程項目屬于淺層地熱能利用項目，根據項目負荷和水源條件，擬采用復合式水源熱泵能源系統，即以水源熱泵系統為基礎冷熱源，輔以冷水機組和燃氣鍋爐進行供冷供暖。項目取水量約為720 t/h，根據場地地質條件、結合現場情況，擬布置水源井52 口，設計單井井深120 m，孔徑700 mm，下管直徑380 mm；其中：取水井14 口，12用2備，設計單井出水量60 m3/h；回灌井38 口，36用2備設計單井回灌量20 m3/h，可以做到采補平衡。

1 現狀節水水平

1.1 建設項目綠色節能設計

1.1.1 優化建筑物布局

優化建筑物布局：某建設項目建筑均為南、北朝向，有利于夏季減少太陽輻射的熱、冬季增加太陽輻射得熱；有利于夏季自然通風，并使主要房間避開冬季主導風向，減少門窗空氣滲透的耗能。

1.1.2 提高建筑圍護結構的保溫隔熱性能

提高建筑圍護結構的保溫隔熱性能，減少空調采暖運行時的冷熱損失。外墻及屋面保溫層采用聚苯板保溫層（B2 級），使外墻的平均傳熱系數滿足規范要求，并符合防火規范的要求。外窗采用塑鋼普通中空玻璃外門窗，使門窗的傳熱系數滿足規范要求，并嚴格控制窗墻比，使外窗的窗墻面積比滿足規范要求。

1.1.3 合理確定室內設計參數

合理確定室內設計參數：減少冷卻和加熱空氣所需的能量，條件允許的房間，盡量采用自然通風，或者機械排風自然補風。

1.1.4 采用高效節能產品

換熱機組、水泵、風機和分體單元式空調機室內外機等設備均采用高效節能產品；分體空調機能效比（EER）＞2.30；所選風機的單位風量耗功率限值滿足GB50189-2015的要求；對設備和管道進行妥善絕熱，杜絕無效能耗（穿越不采暖區域及設在管井的供暖管道保溫）。

1.1.5 進行嚴格的水力平衡計算

進行嚴格的水力平衡計算：各種平衡閥的合理設置，保證設計流量和控制閥的調節精度，避免系統大流量小溫差運行的能耗。

1.2 智慧控制節能自控設計

1.2.1 控制系統邏輯

控制系統邏輯：通過對室外溫濕度和末端設備運行信息采集，根據室外溫度變化自動調節主機回水溫度；根據末端運行設備電動閥開啟數量計算系統所需水流量，給系統水泵運行提供依據；根據末端設備運行總負荷給主機提供運行依據。這種控制模式實現了從末端向主機房倒推的控制模式，實現了冷熱量“供需”平衡，顛覆了傳統的人工預估冷熱量需求，改變了以往末端變流量機房不能變流量、水泵不能實現變流量節能；主機運行所需流量與末端設備所需流量不匹配；機房主機運行時無法掌握末端設備的實時運行狀態；中央空調系統低負荷運行時能耗極高等缺點，是一種非常科學精準的控制模式，使中央空調在部分負荷（低于總負荷30%）下，系統綜合運行能效比達到5.50以上。

1.2.2 系統特點

系統特點：根據末端設備實際運行負荷和室外溫度參數控制機房主機和水泵運行，實現按需供應，并實時跟蹤調節。提升“高效機房”的理念到“高效系統”。實時對末端設備精準控制，降低末端能耗浪費，實現真正意義上的節能。主機與水泵聯動控制邏輯，實現了真正的系統水變流量運行。

1.2.3 系統構成

系統構成：該自控系統是基于LoRa物聯網系統，由本地自控系統、云端平臺和末端數據采集系統構成。詳見圖1。

圖1 項目智慧控制節能自控設計原理圖

1.2.4 系統節能運行控制模式

系統節能運行控制模式：使用基于loRa 技術的設備智能管理器，對末端用戶的電動閥門開啟狀態、供回水溫度、設備運行狀態、設備參數、運行時間、環境溫度、水源井出口水溫度、水位、流量等數據進行采集，并把數據傳到云端大數據庫平臺。通過云端大數據算法得出的結果，傳輸給機房PLC總控，實現空調系統節能運行。

通過閥門開啟狀態，計算末端設備所需總流量，并把數據傳給PLC 控制器，由PLC 比對分析控制末端系統水泵開啟數量，并通過供回水壓差控制變頻器，實現末端系統水力平衡，按需供給。

通過對末端用戶風盤消耗的功率匯總，并把數據傳給PLC控制器，由PLC 根據比對分析控制空調主機的啟動臺數，使供需冷熱量實現平衡。同時把主機啟動信息反饋給PLC，由PLC協助主機控制與其聯動的內循環、外循環水泵以及冷凝器、蒸發器接口電動閥等。通過環境溫度以及末端用戶房間溫度綜合分析，給定主機出水溫度參考值，并傳給PLC，實時調節主機出水溫度。

2 節水水平評價分析

2.1 負荷指標對比分析

參考城鎮供熱管網設計規范采暖熱指標推薦值，建筑物類型為綜合醫院，未采取節能措施熱指標推薦值為65～80 W/m2，采取節能措施熱指標推薦值為55～70 W/m2。該建設項目熱負荷指標取70 W/m2，指標符合推薦節能指標。

2.2 機組水平分析

建設項目水源熱泵機組的制冷工況為COP為7.02，制熱工況為COP 為5.24，滿足《水（地）源熱泵機組》（GB/T 19409-2013）冷熱水型地下水式熱泵制冷量大于150 kW時，綜合性能系數COP不低于4.40的要求。項目采用機組用水效率較高。

3 水量平衡及節水潛力分析

3.1 水量平衡分析

地下水是一個巨大的天然資源，其熱惰性極大，全年的溫度波動很小，一般說來，埋藏于地表20 m以下的淺表層地下水可常年維持在該地區年平均溫度左右，是理想的天然冷熱源。水源熱泵系統正是利用地下水的特性而工作的一種新型節能空調。

建設項目采用的水源熱泵系統的機組供水水源為獨立的“抽灌”循環系統，地下水通過潛水泵進入機組并進行能量提取后回灌入回灌井，構成井水循環系統。水僅作為熱傳導介質采集和利用地下熱能，既不消耗水，又不污染環境，最大限度地保護了水資源，保證了地下水的動態平衡。

項目地溫空調工程用水的平衡主要是取水與回灌的平衡，回灌量應占取水量的95%以上。項目井水循環系統設計熱源井52 眼，其中取水井14 口，12 用2 備回灌井38 口，36 用2 備，抽水、回灌井的比例達到1:3，滿足地源熱泵系統工程技術規范要求，可以有效保障回灌，滿足地源熱泵系統工程技術規范“熱源井全部既可抽水又可回灌井，基本不產生回灌難和外排問題”的要求。

3.2 節水潛力分析

建設項目中央空調系統安裝電磁閥聯動裝置，當室溫達到空調系統設定溫度（26°C）后，系統即可自動停止運行，可有效節水節電。地溫中央空調收費采用計量收費方式，可大大減少空調使用頻率，降低空調用水量。

4 結語

該建設項目主體工程采取了節能設計，地溫空調熱泵機組的COP 為7.02（制冷），機組用水效率較高。加強系統運行管理。建設項目地溫空調收費采用計量收費方式，可大大減少空調使用頻率，降低空調用水量。