水源热泵机组的应用案例

一 概述

随着社会经济的不断发展，公共建筑和住宅的供冷、供热和热水供给已成为人们的普遍需求。而在传统设计的空调系统中较多采用的是冷水机供冷、锅炉供热的方式，或者采用溴化锂机组同时提供冷水和热水。利用锅炉作为热源，存在着环境污染和运行费用高的问题，而且溴化锂机组的能效比相对较低，目前我国在推行可持续发展和节能减排的国策，要求保护环境，降低能源消耗;而冷水机组以热泵方式运行来供热和提供热水，使得不仅采用电力这种清洁能源，而且提高了冷水机组的综合能效比，降低了能耗。

冷水机组的热泵工作原理是利用冷水机组的蒸发器从环境中取热，经过压缩机所消耗的功(电能)起到补偿作用，冷水机组的冷凝器则向用户排热，制出所需要的热水。根据目前冷水机组热泵应用的情况来看，低位环境热源主要是大气、地表水、地下水、地热、废热、废水和江水、海水。

二 空调制冷和供热系统的确定

如何设计一个合理的系统，对以后的运行节能起到重要的作用，热泵机组的低位环境热源采用什么热源，应根据当地的实际条件采用，下面分别以地表水和地下水为热源的工程实例介绍热泵机组的应用。

2.1 地表水为热源的系统设计

东莞三正半山大酒店是一家五星级花园式豪华涉外酒店，酒店依山傍水，风景绮丽;五星级酒店对于空调系统的要求相当高，而且要求常年提供卫生热水。而岭南的气候条件又决定酒店的冷负荷要远远大于热负荷。

根据该项目冷负荷远大于热负荷的特点，空调系统采用2台2110 kW离心式冷水机和2台1548kW水一水螺杆热泵式冷水机的方案，热泵机组的低位环境热源是地表水(湖水)，在不同的运行条件下灵活采用不同的机组运行模式，从而达到高效节能的目的。系统运行模式如图l所示。

2.1.1 制冷+提供卫生热水运行模式：

这种模式运行于夏季与过渡季节，系统中的1台水一水螺杆热泵为酒店常年提供卫生热水，同时系统通过冷冻水系统把水一水螺杆热泵的冷量全部回收;2台离心机和另外1台水一水螺杆热泵机组为酒店提供空调冷水，其中水一水螺杆热泵机组利用湖水作为冷却水，把热量排放到湖里;提供卫生热水的水一水螺杆热泵机组利用湖水作为低位环境热源。制冷系统会根据冷负荷的大小来调节这3台机组的启停和卸载。

2.1.2 制冷、供暖+提供卫生热水模式：

这种模式运行于寒冬季节。系统中的1台水一水螺杆热泵机组为酒店常年提供卫生热水，同时系统通过冷冻水系统把水一水螺杆热泵的冷量全部回收，提供给酒店常年供冷区域;而另外1台水一水螺杆热泵机组则把湖水中的低位环境热量输送到酒店的空调系统供暖区域。

系统在冬季供暖时，水一水螺杆热泵机组在电能的驱动把湖水的热量提取出来使用，即便在冬季最寒冷的时候，湖水的温度仍在l0℃以上，因此机组在热泵运行的COP值较高，在4以上;而水一水螺杆热泵机组在提供卫生热水的同时也向供冷区域提供冷量，其综合能量效率就更加高了，根据用户的测量计算，该系统在供暖的同时，把冷量全部回收，提供给酒店常年供冷区域的设计，每年可为用户节省三十多万元的运行费用。

也有一种水一水热泵机组低位环境热源是采用大气，广州市海珠区国税局大楼和广州市竹丝岗商务大厦就是使用了水一水螺杆热泵冷水机组，夏季供应冷冻水，冬季利用冷却塔从空气中吸热，供应45℃热水，项目投入使用三年来，运行情况良好，达到了节能的目的。

2.2 地下水为热源的系统设计

在北京2008年奥运会的比赛场中，北京工业大学体育馆(羽毛球比赛馆)的空调制冷系统就是采用了地下水的冷水机组热泵应用方式。冷热源采用地源热泵制冷机，装机容量为2台制冷量为1410kW，1台制冷量为1080 kW地源热泵螺杆式制冷机;冬季供暖梯级利用地热井水的能量，即根据室内热负荷通过板式换热器直接供热或由地源热泵螺杆制冷机供给，节省了能源，地热水与空调系统冷水通过板换分隔，且地热水全部回灌，真正体现绿色奥运与科技奥运的宗旨。

三 热泵系统的发展

最近，大型的江水源热泵项目已在上海出现。上海港国际客运中心整个项目采用集中冷冻站形式，分别给客运综合楼、观光候船大厅等建筑供冷和供热。考虑项目毗邻黄浦江，如何充分利用黄浦江水成为项目关注的重点。

针对以黄浦江水作为冷热源，采用五台3080kW和一台1542 kW螺杆式江水源热泵机组，替代了传统空调系统所需要的冷却塔和锅炉，实现冬季采暖和夏季供冷，有效提高了运行效率。黄浦江水温冬季最低可接近零度，为了保证系统在极端气候下的平稳运行，通过对机组的特殊设计并使用乙二醇溶液作为与江水侧热交换的介质，实现冬季寒冷气候条件下可正常开机并提供45~C以上的热水，确保冬季采暖需求。同时2台4572 kW的离心式制冷机组作为辅助冷源，满足夏季的冷量需求。

四 结束语

冷水机组的热泵应用越来越广泛，冷水机组也由小冷量的螺杆机机组扩展到大冷量的离心式冷水机组，由单个项目应用扩展到区域性的供冷供热项目，由单独应用扩展到与其它可再生能源如太阳能供热的复合应用，显示出广阔的市场发展前景。同时，也要不断地对冷水机组的热泵应用从理论和实践中不断总结，加以规范化，制定出一整套完善的设计，施工规范，积极推动政府的政策加以引导，扩大设备和材料的配套，提高人们对其节能的了解程度，这是冷水机组的热泵应用在发展中要面对的问题。