北京长河大厦地源热泵工程

项目地点：北京市海淀区

投资方：北京嘉友房地产开发有限公司

选用设备：地源热泵分体、整体式机组系列413台/套

主要功能：高档写字楼、商场

 项目介绍：

 一、工程概况

    工程名称：北京长河大厦，地处北京市海淀区，是一栋占地面积7000 m2，建筑面积47000 m2智能化综合大厦，以写字楼为主，并配有商业、金融、餐饮等服务设施和地下停车场。该工程地下三层，地上十三层，共十六层，总建筑面积47000㎡，其中，一～三层为商场，四～十三层为写字楼，采用地源热泵中央空调系统，选用“希望深蓝”单元式地源热泵中央空调机组。

    该建筑分为南区和北区，分别由二个物业管理公司实施管理。-1F为设备层，其中设有500m3的消防水池，将该消防水池兼作地源热泵中央空调系统地源水蓄水池。

    该工程空调系统于2002年底开始安装，并结合售楼进度，边安装，边入住，边使用，至2003年底空调系统全部安装完成并全部投入运行。 

二、地源热泵系统设计概况

    该工程空调系统采用蓄水式地源热泵系统，利用地下水作为中央空调系统的冷却源和热源，间接换热，完全回灌，只采集地热，不消耗地下水。系统设有水井4口，其中，取水井2口，回灌井2口，间歇式运行，取水井和回灌井周期性的进行功能交替调换。系统利用-1F的消防水池作为地源水的蓄水池，夜间，利用低价电，将地下水通过深井潜水泵抽至消防水池储存，此为一次水。

    空调系统采用间接换热的闭式循环方式，系统设有不锈钢板式换热器，一次水循环泵将蓄水池内的一次水供至板式换热器的一次水侧，一次水换热后排至蓄水池的分隔区，二次循环水通过空调循环水泵（二次水泵）将在板式换热器中与一次水间接换热后的二次循环水供至大楼中央空调循环水系统。

    蓄水池内储存的地下水通过多次循环换热利用，当达到设定水温后，开始引入回灌井，实施回灌。同时，深井潜水泵再次向蓄水池补水，进入第二次循环运行。

 
三、空调系统设计参数 

设计空调总冷负荷2660kw。

设计空调总热负荷2400kw。

空调室内设计标准：

 
室内温度

  
   该工程分别设有南区供、回水立管系统和北区供、回水立管系统，南北区分别设有管道井，管道井内的立管不保温，其余管道全部保温。

    空调水系统按变水流量设计，每台空调机组设有电动二通阀，分别由对应的地源热泵空调机组的微电脑控制器自动控制，当空调机组启动时，电动二通阀在压缩机启动前自动开启；机组关闭时，电动二通阀自动延时关闭；每台机组进水端设有水过滤器，二次水系统的供、回水总管之间设有电动压差旁通阀。

    空调机组采用“希望深蓝”地源热泵整体暗装单元式地源热泵风机盘管机组，主要型号为SDRA35、SDRA45、SDRA70。每间办公室根据需要，独立设置1～2台机组，本工程共设有空调机组413台。 

四、系统运行与调整 

    该工程中央空调的总立管系统一次施工到位，由于大厦为出租和出售式写字楼，招租周期较长，从早期用户的入住至大厦租售完毕，历时一年多，开发商为节省投资，写字楼各单元租（售）后才开始安装空调，由于中央空调循环水总水系统已一次施工到位，本大厦的中央空调系统为边施工，边使用，实际空调运行负荷逐步递增，充分体现了单元式地源热泵中央空调系统的安装与运行管理的灵活性。

    由于本工程中央空调实际运行负荷的不稳定性，而深井潜水泵通常很难适应水流量的大范围变化，因此，深井潜水泵的工作参数很难选定，若选择不当，会造成较大的水泵效率损耗。当采用蓄水系统后，深井潜水泵只需要将地下水抽至蓄蓄水池，深井潜水泵的规格可以按要求的流量和扬程选取，水泵选型方便、准确，可使深井潜水泵始终在额定的最高效率下工作。在本工程实际运行中，充分发挥了蓄水池的调剂功能，通常每天仅换水1～2次。深井潜水泵由于始终在额定参数下工作，无须调节，运行管理方便，节能效果明显。 

五、效果分析 

1、蓄水式地源热泵系统的特点：

①  便于深井潜水泵的选型。

②  深井潜水泵可以始终在最佳的额定状态下工作，减少水泵耗能。　　　

③  可以减小深井潜水泵的设备规格，减少设备投资和配电投资。

④  可以调剂大厦空调用电时段，能实现电力避峰，减少工程配电容量，节省工程配电投资。

⑤  当电费实行峰谷差价时，可以充分利用夜间廉价电力蓄水，减少中央空调运行成本。

⑥  可以合理的控制地下水的可利用温差，最大限度的节省地下水采集量和地下水的采集耗能。

⑦  由于合理利用消防水池的蓄水功能，蓄水池无须增加投资。

2、存在的问题：

①地下水在蓄水池中储存的时间较长，会使其溶解氧量增大，易形成地下水中金属离子氧化沉淀而加快回灌井的淤塞，改变地下水的水质，蓄水池应加盖封闭。

②为保证消防的安全用水，换水时不能将池内存水一次排净，存在地下水的混水热势能损失。

③为了减少地下水的用量，地下水需要进行多次循环利用，该系统冬季地下水温最低时仅为8℃，通过间接换热后，供给空调机组的实际供水温度仅为6℃左右，使空调冬季供热量大幅下降。

3、注意事项

①  蓄水池中的地下水换热后，最好直接注入回灌井。

②  蓄水池应进行合理分隔，形成迷宫式折流，使水池中形成稳定单向水流，加大水的流程长度，便于形成合理的温度梯度；首位取水，末位回水，减少混水引起的地下水热势能损失。

③  地源热泵机组的供热量与热源水的供水温度有关，供水温度越低，供热量越小，空调系统设计时，要按最不利工况配置设备，且地源热泵空调机组的控制与保护系统必须能适应低水温的运行条件，否则，机组会频繁报警，影响用户的正常使用。

④  北京地区冬季空调室外计算温度较低，每当周末，经过二个昼夜的低温冷却散热，池水和管内存水的水温会降至很低，而空调系统采用的是变流量系统，空调机组未开启前，各台空调机组水系统的电动二通阀均处于关闭状态，水系统无法实现空调机组启动前的预热循环，造成星期一空调开机时，机组易出现低水温保护。

建议：在空调供回水立管的末端设置电动阀，可以实现在大厦空调运行前，空调水立管系统提前实现预热循环。 

项目亮点： 

    采用蓄水式地源热泵系统，特别是充分利用消防水池的潜能，对提高深井泵的效率，调剂空调负荷，实现空调用电避峰和充分利用夜间廉价电能，加大地下水利用温差，减少地下水用量等诸方面，效果明显，具有一定的推广价值。