变频地下水式水源热泵中央空调系统的设计探讨

变频地下水式水源热泵中央空调系统的设计探讨
希望深蓝空调制造有限公司  徐建明

【摘  要】本文通过具体的工程实例，阐述了变频地下水式水源热泵中央空调系统在运行过程中出现的问题，并针对这些问题提出了在设计过程中应注意的几个方面。
【关键词】系统    变频    保护    噪音  

Variable groundwater type water source heat pump central air-conditioning system designed to explore

Hopeblue air-conditioning Co., Ltd. Xu jianming

Abstract: This article works through concrete examples, the frequency of groundwater on the type of water source heat pump central air-conditioning system in the operation of the problems and address these issues during the design process should pay attention to several aspects of
Key words: System Frequency Protection Noise

一  工程概况

    本项目位于四川某市，共八层，地下一层，地上七层。建筑面积约10000m2，建筑总高度约40m。其中，地下一层为停车库及设备用房；一层为收费大厅及营业厅；二层为会议室、培训教室及办公室；三至五层为办公室及小型会议室；六、七层为设备室。收费大厅、营业厅、办公室每天使用8小时。会议室、培训教室根据情况间歇性使用。六、七楼设备室需24小时使用。该项目有施工降水井八口，单井出水量约为40m3/h，地下水温夏季约18℃，冬季约15℃。

二  系统简介

    本项目空调设计冷负荷1050KW，设计热负荷730KW。系统设计为变频地下水式水源热泵中央空调系统，地下水设计抽灌温差为11℃，所需水量为110m3/h，设置3口取水井，5口回灌井。设备采用地源热泵分体暗装盘管机组，每台机组的地下水回水管设置随室内风机盘管的启停而开闭的电磁二通阀。三台潜水泵设置一台变频器，潜水泵根据系统的压力变化变频运行，三台潜水泵自动切换。系统水平干管及供水立管均采用同程设计，在地下水供水总管上设置旋流除砂器，回水总管上设置根据系统的启停而开闭的电动二通阀。

                            图1   系统原理图一

三 系统问题及分析

3.1  回水管水流噪音大
    原因分析：因系统为开式系统，地下水回水在回水主立管内作近似自由落体运动，回水以很快的速度通过管道，与管壁的摩擦及水与水碰撞而产生噪音。
3.2  部分热泵机组及管道腐蚀
    原因分析：地下水回水在回水主立管内的流速过快，其虹吸作用使部分热泵机组及管道出现真空状态，引起汽蚀。
3.3  部分热泵机组开启时缺水保护
    原因分析：所有的热泵机组不是同时运行，先运行的设备少，需要水量小，如需再投入一部分热泵机组运行时，后投入的设备第一次开启时出现缺水保护。因为潜水泵根据系统压力变化变频运行，当后投入的设备开启时，系统压力降低，但潜水泵从检测到压力变化到水泵变频运行有时间差。而热泵机组的电磁阀与室内风机盘管连锁，当对应的风机盘管开启时，电磁阀立即打开，而热泵机组的主机没有延时开启的功能，故水泵变频运行与热泵机组的主机启动出现了时间差，热泵机组检测到地下水量不足，立即缺水保护。但当潜水泵接受信号变频运行稳定后，再次开启后的设备即能正常运行。
3.4  系统变频作用不明显
    原因分析：地下水热泵机组的电磁二通阀与室内风机盘管连锁，当室内温度达到设定温度时，该房间的地下水热泵主机停止运行，此时的室内风机盘管仍然在运行，电磁阀仍然处于开启状态，系统的压力不会因为该房间主机的停止而变化，则潜水泵仍然按原来的频率运行，没有起到设计变频系统的目的。当然，当该房间的空调不使用的时候，电磁阀关闭，此时还是能起到变频节能的作用。

四  设计建议

4.1  选择末端的电磁二通阀与热泵机组主机连锁的方式及相应设备，主机开启时电磁阀先开，主机关闭时电磁阀后关闭。
4.2  如果设计为直接地下水换热系统，则将系统设计为回水同程，并在回水管顶端加一排空管，如图2。
4.3  建议采用地下水式热泵中央空调，尽可能设计为间接地下水换热系统，换热器将地下水和使用水分为两个独立的系统。

                            图2  系统原理图二

五  结论

    以上4.1、4.2的两种设计虽然解决了设备及管道的汽蚀问题，设备开机时的保护问题，但无法解决回水噪音的问题。4.3虽然工程初投资偏高，且地下水还有2~3度的水温损失，但很好的解决了系统问题，还杜绝了地下水对热泵机组及系统管道的腐蚀、磨损等。笔者认为，地下水式热泵中央空调设计为间接换热系统较为合理。

注：本文为《地源热泵》杂志专稿内容，转载请注明“中国地源热泵网”。