江西某中央空调热水三联供系统方案设计

一、工程概况

    该工程位于江西省赣州市，总建筑面积4500m²，总的空调面积3200m²，地上共四层，总高度18.6m²,房间功能主要是客房、办公、包厢和多功能厅等。客房热水日用量为20m³。

二、设计标准 

    2.1室外设计计算参数：夏季：干球温度35.4℃/湿球温度26.9℃；冬季：干球温度0℃/相对湿度75%。

    2.2室内设计计算参数

三、空调设计 

    3.1.中央空调热水三联供系统冷、热源，夏季：采用“室外湖水循环泵+室内循环水泵+双热源热泵机组（水源侧）+分散式地源热泵空调机组”的方式，总制冷量为548kw，热水日用量为20m³；热水系统通过双热源热泵热水机（水源侧）充分吸收空调系统的冷凝热来制取卫生热水，整个三联供系统能效比显著提高。当热水加热完毕后或空调冷却水冷凝热有剩余时，则通过水-水板式换热器与地表水（湖水）换热冷却，达到系统所需供水温度。冬季：采用“室外湖水循环泵+室内循环水泵+双热源热泵机组（空气源侧）+分散式地源热泵空调机组”的方式，总供热量为320kw，热水日用量为20m³；热水系统通过双热源热泵热水机（空气源侧）吸收空气能来加热卫生热水，达到热水用水要求；空调系统则通过板式水-水换热器与湖水进行热量交换，达到系统所需供水温度。

    3.2.空调水系统本工程共3套水系统：地表水（湖水）侧水系统、分散式地源热泵空调侧水系统和热水加热循环系统。其中地表水（湖水）侧采用离心式管道泵，开式两管制系统，管材采用镀锌钢管。地源热泵空调侧采用离心式管道泵、闭式两管制系统，在相关管路上设置手动调节阀，冬夏季可以灵活转换。管材采用镀锌钢管。制冷时冷却水设计供、回水温度为30℃/35℃，采暖时设计供水温度为7.5℃，室内、空外循环水泵放置在湖面机房。空调室内水管管路按自然同程式管路设计，并且在每层总供回水管上安装手动对夹式蝶阀，有效地保证了水系统的平衡与灵活调节。为了满足系统水压恒定和补水需求，设置一个膨胀水箱，膨胀水箱需完全保温、膨胀管安装于冷却水泵吸入端，膨胀管不设关断阀门。

    3.3.空调风系统采用风机盘管+新风机的空调方式。新风机置于屋顶夹层（温度高于室外）处，室外新风由屋面新风机处理到室内空气焓值点后，经新风管通过风管井将室外新风送入室内各个房间，与风机盘管出风口并联送入房间内，风机盘管送风采用侧送上回和上送上回两种形式。新风机吸入口与室外风管连接处设置电动对开多叶调节阀，与新风机联动，当新风机关闭时阀门关闭，冬季时有效阻止室外冷空气进入新风机。新风机出口装一个风量调节阀,更方便风量的平衡与新风的输送、调节更灵活、更可靠。系统风管管路短、均匀，漏风率小。各个房间的卫生间设机械排风系统，废气经排气扇、排风管排往室外，换气次数为8次/h，排气扇配带止回阀。

四、消声与减震

    1、所有设备均选用低噪声、低转速型，降低噪声源；

    2、新风机送风口设置消声静压箱，降低噪声；

    3、所有空调及动力设备与风管、水管的连接均设置软接头或橡胶避震喉；

    4、所有悬吊安装的风机盘管机组均采用丝杆和减震垫吊装，新风机组均采用角钢或槽钢减震固定于屋面；

    5、所有动力设备与地面（或基础）接触处均采用减震器进行隔振。

五、中央空调热水三联供系统运行控制

         为了有效地控制室内空气温度、系统供回水温度以及不定时供应的恒温热水,方便维护运行管理,节约能耗，设置以下自动控制措施。

    1）分散式地源热泵的自动控制

    A、风机盘管的控制运行时采用三风速风量调节和根据室内温度对压缩机启、停进行智能化控制，制冷制热迅速，室温选择范围广，室温感应灵敏，受外界环境影响小。

    B、新风机的控制制冷制热时根据室内温度对压缩机分级控制。制冷制热迅速，送风温度感应灵敏。

    2）为了防止水系统流量不足或水泵停机时空调机组产生误操作，在回水总管上设置水流开关，水电联锁保证系统安全运行。三联供水系统开机顺序为：室外湖水循环水泵—室内循环水泵—分散式地源热泵机组（双热源热泵热水机），停机顺序与之相反。

    3）冷却水泵的控制，水系统为定流量系统，系统流量不随机组的开停机变化，水泵定速运行。

    4）中央空调热水三联供系统的自动控制

    A、夏季制冷时，室内的热量通过制冷剂带至冷凝器，经室内循环水泵带至板式换热器向湖水散热和经双热源热泵热水机加热卫生热水。为了防止系统水量减少或水泵停机时，空调机组产生误操作，应在回水干管上设置水流开关，使其与压缩机联锁，保证系统安全运行。空调机组自带温控，根据回风温度启停压缩机，不仅提高空调使用的舒适度，而且节约电能。夏季制取卫生热水时，双热源热泵热水机（水源侧）提取系统空调冷凝热，循环加热卫生热水到55℃后，热水放水泵打开，热水进入蓄热箱向用户提供卫生热水

    B、冬季启动热泵的制热模式，空内循环水经板式换热器提取地表水（湖水）的热量，向空调机组供热；热水则由双热源热泵热水机（空气源侧）提取空气中的热能加热卫生热水。

    C、系统开机顺序为：室外湖水循环水泵——冷却水泵——空调机组，停机顺序与之相反。根据加热水箱与蓄热水箱的水温、水位来决定热水系统双热源热泵热水机的启停。

    D、热水系统为定流量系统，系统流量不随机组的开停机变化，水泵定速运行，空调机组不设置电动二通阀。

    E、空调主机电源与照明电源必须相互独立，每台空调主机需配一个空气开关控制其电源，以便维护检修，而不影响其它空调主机。

六、设计难点及解决措施 

    6.1.水质问题本工程以湖水作冷、热源，取用方便，但由于室外湖水侧为开式两管制系统，湖水中的固体颗粒较多、含沙量较高，且水质硬度高，容易结垢且淤泥容易布于系统管道内壁，严重影响室外湖水侧系统（管路+板式水-水换热器）的换热效果。很显然，如果不通过特殊处理，仍然按常规水系统来设计，是非常不合理的。湖水中的固体颗粒较多、含沙量较高问题的解决方法：设计一个沉砂池，内置排污过滤栅，过滤掉湖水中较大的固体沙粒，在室外湖水泵吸入口处安装一个旋流除砂器，过滤掉大部分的小颗粒，设一个Y型过滤器，经过这三重过滤，水中固体颗粒的问题得到了解决。水质硬度高，影响系统换热效果的解决方法：在室外湖水泵吸入口设一个药水箱，加装相应阀门，定期对系统进行处理、排放。

    6.2.防冻问题,为避免室内空调系统运行温度过低或出现结冰现象而堵塞机组管路，向系统内注入一定浓度的乙二醇溶液，起到防冻效果。

    6.3.噪声问题,本项目主要噪声源有三大点：室内风机盘管、天花板夹层新风机以及循环水泵。本次设计选择分体式风机盘管，噪声指标均符合国家标准；新风机放置于天花板夹层，运行重量小，噪音低；循环水泵置于室外机房内，运行时噪声不会影响室内环境。

七、结束语 

     7.1.本中央空调热水三联供工程,充分诠释了该系统的优点：有效利用了(地表水)湖水与整个空调系统换热,热水系统夏天从空调系统中吸取免费冷凝热，冬天从空气中提取免费能源，体现了低品位能源的综合利用技术与整个三联供系统的高效节能。符合国家重点关注地源热泵空调系统的发展方向。

    7.2.本中央空调热水三联供工程,难点主要体现在地表水（湖水）的水质处理问题上，如果不作任何过滤、除泥等安全保护措施，势必对整个系统的运行造成很大能源浪费，更严重则会造成整个系统的瘫痪。针对此项目的水系统，在外循环系统设置了拦污栅、底阀、旋流除砂器、药水箱等一系列过滤、除泥装置，保证了外循环系统与内循环系统的换热效果。

    7.3.赣州市冬季气温相对较低,针对整个中央空调热水三联供系统的空调循环水系统在冬季添加一定浓度的乙二醇溶液防冻；风系统则设置了与新风机联动的电动调节阀来防冻；热水系统通过安装在机组盘管上与热水系统管路上的感温探头来解决系统的结霜、除霜问题，以保证系统在最不利不况下正常运行。