水环热泵空调系统在建筑内区的应用

水环热泵空调系统在建筑内区的应用

李勤

上海中建建筑设计院有限公司

摘要：本文通过对水环热泵空调系统的简述及具体工程实例的分析，对水环热泵空调系统在建筑内区的应用进行了阐述。

关键词：：水环热泵空调系统，热回收，内区，节能

0引言

随着经济的飞速发展，人们对生活质量的要求也变得越来越高，空调的应用日益广泛和普及，人们在要求空调舒适性的同时还要求绿色节能。现代建筑的体积和容积率都在不断增大，在大中城市出现了许多建筑面积大的商场、写字楼、超市等建筑物，这些建筑物的共同特点就是存在较大面积的内区。这类建筑，存在有的房间需要制热的同时，另外一些房间需要制冷，比如冬季时外区房间需要制热的同时内区仍需要制冷，而传统的空调形式都是只能同时制冷或者同时制热，建筑物内的冷量和热量没有得到充分的利用，造成了能源的浪费。水环热泵空调系统在这类建筑中发挥了热回收的作用，可以在内区制冷的同时达到外区的制热，即将内区多余的热量用于外区的制热，从而实现节能的效果。

1、水环热泵空调系统简述

水环热泵空调系统是用水环路将小型热泵机组联在一起，构成可以回收建筑物内部余量的热泵空调系统。水环热泵空调系统是水环热泵系统和空调系统的结合，使得常规的水环热泵空调系统变成由几台水环主机拖多台室内机组成的空调形式。主机与室内机通过冷媒管连接。

制冷时，主机向水环路内的水释放热量，使空气温度降低；当循环水温达到45℃时系统的多余热量通过冷却塔等散热设备排至室外。如果建筑物内的需热量大体等于需冷量时，即冬天外区需要的制热量大体等于内区的制冷量，此时内区的主机将热量释放到水环路中，而外区的主机从水环路中获取热量，实现了冷热量由水环路在建筑物内部自行转移，系统可以既不开辅助冷源装置，也不开辅助热源装置，从而实现了有效的热回收。当建筑物内部发热量不能抵消需热量时，则需要开启辅助热源装置，逐步向系统加入热量，确保循环水温高于10℃。

一台水环主机与多台室内机连接的冷媒系统通过BS装置能实现同一冷媒系统中的制冷与制热同时运行，节能性更高。通过加装BS装置和吸入气管，即能实现同一系统同时制冷与制热的需要。冷媒系统中的需热量等于需冷量时，此系统的水环主机就无需向水环路释放或获取热量。图1为室内机之间的热量转移示意图，图中室内机通过BS装置与主机连接。

图1：室内机之间的热量转移示意图

2、工程实例

江苏省扬州市某一商业楼，建筑面积24438.79m2，空调面积17012m2。商业楼的南北向长为64.8m，东西向长为89.1m，存在典型的内外分区情况。内区在过渡季节及冬季时几乎不受外界气温影响，而室内人员、灯光、设备等散热会积聚大量的废热，需要常年制冷来解决这些废热，保证内区的正常室温。此时外区受外界低温影响需要供热，使用水环热泵空调系统能将内区的这些余热转移用于外区的需热，从而节约的大量的能源。

本工程1-5层均为大型商场。整个项目负荷计算结果（见表1）显示在冬季时都无需辅助热源，内区释放的热量多余外区的需热量，系统只需采用闭式冷却塔作为辅助冷源，置于建筑物屋面。大大节省了初投资，更是做到了能源的节约。

表1：A-2空调负荷统计表

本项目空调设计计算冷负荷3333.541KW，单位面积负荷指标136w/m2。一层空调面积为3391m2，冷负荷为666.085KW，选用12台20HP的水环主机；二层空调面积为3503m2，冷负荷为682.752KW，选用12台20HP的水环主机；三层空调面积为3913m2，冷负荷为789.512KW，选用14台20HP的水环主机；四层空调面积为3071m2，冷负荷为591.978KW，选用10台20HP的水环主机；五层空调面积为3134m2，冷负荷为603.235KW，选用11台20HP的水环主机，每台20HP水环的制冷量为56KW。在过渡季节和冬季不同分区的水环主机可以根据实际情况在不同的运行模式下工作，水环主机的各模块通过轮换运转技术均衡了各主机模块的运行时间，在延长空调系统使用寿命的同时对每一冷媒系统进行了热回收；不同分区水环主机通过整个水系统达到余热回收的效果，节省了能源。

此外，水环热泵空调系统还有很多的优势：主机无需与外界换热因而能置放于内区，保证一层对外商铺的有效面积及对整个建筑物的外立面的造型起到了很好的配合作用；主机可做堆叠式的设置，机房中主机上下两层叠放，上下两层主机之间仅需300mm安装的空间，有效的提高了空间利用率，节省更多的营业空间；室内机与主机之间采用冷媒管连接，冷媒管管径小，释放吊顶空间；分期、分批、分层、分区施工使用，确保已入驻业主的空调使用情况不受其他分期入驻业主的施工影响；能按不同空间，时间对空调主机的用电量进行划分等等。

3、结语

随着全球绿色化经济形势的发展，绿色节能已经成为了各行各业的重要发展方面。为了降低空调系统的能耗，对于建筑内区的房间在冬季需要供冷的情况，可以用水环热泵空调系统，充分利用建筑物内的冷量和热量，实现冷热能量在建筑物内的自行转移，从而达到节能效果。

参考文献：

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