浅谈重庆绿地新都会水环热泵系统运用

唐国儒

(上海绿地控股集团重庆置业有限公司，重庆 400020）

浅谈重庆绿地新都会水环热泵系统运用

唐国儒

(上海绿地控股集团重庆置业有限公司，重庆 400020）

根据针对重庆绿地新都会水环热泵系统设备选型、设计及施工问题的分析，该文旨在总结水环热泵系统相关设计及施工经验，推广水环热泵空调系统在商业建筑中的运用。

商业；水环热泵；选型；设计；施工；空调系统

重庆绿地新都会位于江北区大石坝，该项目为典型内街式商业建筑。因商业纵向较深，利用一条从西向东的商业内街将商业分为南北两段，形成以商铺形式为主的商业群落。吊二层至一层内商业街南侧小型商业采用水环热泵集中空调系统,总空调面积7287m2,夏季空调总冷负荷为1842.4kW,空调冷负荷指标253W/m2；冬季空调总热负荷为690.8kW,空调热负荷指标95W/m2。采用两台闭式冷却塔提供夏季空调冷却水，闭式冷却塔自带一次水循环水泵，二次水采用一次泵定流量闭式循环系统，采用高位膨胀水箱定压补水,二次水冷却循环水采用Y型水过滤器、综合水处理器对水质进行处理。夏季一次水侧冷却水供回水设计温度为30/35℃，二次水侧冷却水夏季供回水设计温度为31/36℃。一、二次水补水总管设置水流量计量装置。每台末端机组设置Y型过滤器、定流量平衡阀，末端机组带制冷、制热缺水自动保护措施。采用一台制热量为290kW的常压燃气热水机组作为冬季空调辅助热源，系统原理图见图1。

图1 水环热泵系统原理图

内街式商业建筑布局较复杂，商铺分布易形成内外区形式，绿地新都会项目采用水环热泵中央空调系统是适宜，分析如下：①水环系统高效节能、运行费用低：水环热泵末端主机能效比（制冷）可高达4.5且系统公摊能耗较低，该项目商铺空调用电负荷457.77kW，冷却塔用及冷却水循环泵用电负荷93kW，常压燃气热水机组燃气耗量30m3/h(天燃气)，经初步估算夏季制冷时公摊设备占总耗能比例约16%，冬季制热时公摊设备占总能耗比例为18%。②双管制系统达到四管制系统功能，可实现内区制冷，外区制热的效果，满足商业空调功能需求。③节省投资、降低商铺公摊，提高商业价值：水环热泵系统无大型冷水机组，机房占地面积小，本项目循环水泵房面积仅为63m2，各商业空间内可不用设置大型机房和巨大风管，从而提供了更多可租售空间，提高了商业溢价；环路为31/36℃循环水无需做保温；系统辅助热源选型小，辅助热源制热量仅为系统总热负荷的42%。④系统施工灵活便捷，可依据租售户入住情况分期安装，缓解了建设方资金压力，本项目预计初步投资为350万元，空调造价约480元/m2，如水源热泵末端主机系统均为商家自行采购安装，则实际投资约180万，空调造价约240元/m2。⑤系统计量方式简单、可靠、实用，可简单地通过加设电表方式实现分户计量。

2 水环热泵系统设备选型

2.1 系统冷却设备

绿地新都会项目选用闭式冷却塔循环系统，由于水环热泵循环系统设备对流经设备的循环水质要求较高，故采用闭式循环系统是最可靠的。闭式冷却塔优点在于体积小、冷却效率高且省水省电。由于其密闭循环，从而降低因故障损失的能量，也不需要在交换循环水上花任何费用；管道不会积垢，降低了设备运行的费用。由于我国目前尚无闭式冷却塔制造及检验的相关国家标准，则对设备的选型造成了很大的难度，笔者建议闭式塔的选择应从以下几个方面控制：①冷却塔的热力性能不不低于98%，冷却塔填料宜选择亲水性好、吸水率小（小于0.015%）、耐高温、抗老化、阻燃性能好(阻燃氧指数为44.7%)、风阻系数小的优质填料；②热交换器内盘管宜选用壁厚不小于2mm厚的优质铜管，保证足够的强度韧性和良好的换热性能；③冷却塔关键组件如风机、电机、轴承及喷水泵宜选用国内或国际知名品牌；④依据系统循环水流量合理进行闭式塔组对，如系统设计循环水流量600m3/h，宜选用4台150m3/h的闭式塔进行组合，以满足分批分时投入运行的需要；⑤宜选用知名厂家的成熟产品，并充分了解厂商提供的厂家标准。值得提出的是，大部分建设方为节省投资，选用换热器内置盘管为钢管的闭式塔，或选用开式塔加板式换热器组合形式，造成了冷却水质易于受到污染，检修维护难度大，散热效率低的不良后果，从而导致了整个水环系统优势不能发挥。

2.2 辅助热源

水环热泵系统辅助热源宜优先选用燃气常压热水锅炉，因为常压热水锅炉具有安全、经济、效率高等特点，为越来越适用于空调系统的热源。但由于常压热水锅炉不能直接接入承压的二次侧循环系统，故设备选择时特别注意选择内置盘管间接式常压锅炉，或采用常压锅炉加板式换热器的循环系统。笔者更倾向于选择后者，后者具有换热效率高、运行维护便利、费用低的优势。

2.3 水源热泵机组

水源热泵机组应从品牌、产品性能、系统配置综合比对选择。①水源热泵机组厂商层次不齐，应优先选用国际或国内知名品牌设备。②应选择能效比较高的设备，水源侧换热器应采用高效套筒式换热器，主要部件如压缩机、风机、电动机、铜管、铝翅片应选择知名厂商产品。③应合理地选择机组型式。整体式及分体式机组各有优势，这需要结合商铺功能、面积、装饰风格等综合考虑：如面积较小商铺，可选用暗藏吊顶式整体式机组或嵌入式分体式机组，面积较大的商业选用整体卧式机组；对于噪音控制要求较高的商铺则优先选用分体式机组。④机组性价比的合理选择，一般机型规格较大则其性价比较高，面积较大的商铺可选择大号机型。⑤宜选用同品牌的水环热泵新风机组。水环热泵新风机可承担部分冷热负荷，从而降低系统投资。⑥值得特别注意的是，如实际选择的设备与原设计设备不同时，则需对设备的制冷、制热量、耗电量、风量、噪音、风压等进行详细核算，以达到选用的设备与原系统设计的最佳配置。

3 水环热泵系统设计及施工应注意的问题

3.1 机组噪音的控制措施

水源热泵机组有末端压缩机和风机两个噪声源，所以机组噪音控制非常重要。①应合理选择机组的安装位置。如机组不宜安装在人员经常停留的顶部，最好安装在公共走道及相对隐蔽的房间。两台机组之间安装间距不宜小于2.5m，以避免噪音重叠。②噪音控制要求较高的房间或场所，应选择分体式机组，将压缩机和风机两个噪音源分开，同时建议在压缩机处设置减震吊架，也可在机组下方设置吸音板。吸音板的面积不小于机组面积的2倍，吸声板厚度不小于25mm。③依据水源热泵机组风量和风压进行系统风管合理布置，有效地控制主风管及风口风速。宜在送风段设置消声静压箱，回风段设置回风静压箱，同时建议回风口设置在机组2m以外的部位，以防止机组噪音在管道内传播。

3.2 系统选材及管网的合理布置

由于水环热泵系统对循环水质要求高，系统循环水管道宜选用内外均镀锌的镀锌钢管沟槽或螺纹连接，相比传统焊接管道焊接连接而言，其系统管道成本会有所增加，但却大大地减少了系统运行维护费用。商业空调管网设计中，其系统循环水主立管及水平干管应设置在公共区域，如供回水主立管应设置在公共区域管道井，水平干管设置在公共走道，从而减少因水平管道及主管穿越商铺而造成空间利用受损，同时方便检修和维护。由于水环热泵系统管路大多设计为异程式系统，以体现其两管制达到四管制的优势，故防止系统水平及垂直失调相当关键，水系统环路尽量平衡布置，主要分支管设置静态平衡阀平衡各支路的阻力，从而使通过平衡阀流量调节使循环水量均匀分布，但往往很多建设方为节省投资，私自将该阀门取消，从而影响系统正常功能。

3.3 系统实施

建设方对于商铺空调通常有以下两种实施方案。①所有商铺内管道及设备全部安装完毕。②商铺内仅预留循环水管道接口，设备由商家自行安装。以上两种方式各有利弊。第一种由于商家二次铺内装修势必会造成原有设备及管道大量改动，导致了资源严重浪费，但好处在于建设方在交房前空调系统可一次到位，有利于系统整体调试及验收。第二种由于建设方或物管公司对商家约束不到位，造成商家私自进行系统设计，及安装，很容易造成商铺内系统设计违背设计初衷，如设备冷量超标或不足，循环水管路大量改位、返弯以及设备进出口管道与设备接口不匹配、设备的用电负荷与原设计配电回路不匹配等，以至于影响空调效果。绿地新都会项目采用了以上两种形式结合的方式，因小商铺空调后续调整较小，该部分商铺空调设备全部安装完毕，风管和风口应由商家自行完善；大商铺内建筑分隔存在多变性，建议预留循环水接口，空调设备、风管及风口由商家依据装饰布局进行二次设计，但需建设方在购房合同中严格限制商家对空调系统调整权限。

3.4 系统计量

水环热泵系统计量有其独特优势，可实现分户计量要求，最简单做法就是在每个商铺装设独立空调电表，系统共用设备如冷却塔、循环泵、锅炉等分别装设电表。商家按各自空调用电量比例进行共用设备费用分摊，从而避免了传统按面积比列进行分摊的弊端。另外，由于该系统共用设备公摊费用较少，商家更易于接受，从而真正地体现分户计量的目的。

4 水环热泵系统的在商业建筑中的使用前景

就笔者了解的重庆地区而言，商业建筑使用水环热泵系统的案例并不多见，但所使用区域都在高档商业区，如江北北城天街、朗晴广场购物中心、奥特莱斯购物中心、绿地新都会、世纪英皇大厦等。一方面由于重庆地区市场对水环热泵系统的认知度不高，另一方面由于缺乏该系统施工及维护保养经验，造成了水环热泵系统并未真正体现其优越性，导致了目前该系统适用受限的局面。笔者认为，水环热泵系统应结合商业建筑形态，综合多方面因素合理选择，同时应严格控制施工、调试等环节，才能最大程度上还原设计，真正发挥水环热泵系统的优越性。

[1]中国建筑标准设计院.GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范[S].北京：中国计划出版社，2004.

[2]中华人民共和国建设部.GB50243-2002通风与空调工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2008.

[3]中国建筑标准设计院.06K504水环热泵空调系统设计与安装[S].北京：中国计划出版社，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

唐国儒（1979-），男，甘肃武威人，本科，工程师，主要从事机电设备设计管理工作。

1 重庆绿地新都会商业建筑水环热泵系统的适用性

孙苏

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