水环热泵空调系统方案
水环热泵空调系统在某办公建筑中应用
水环热泵空调系统在某办公建筑中的应用摘要：水环热泵空调系统是小型水/空气热泵机组应用方式的一种，其通过水环路把小型的水/空气热泵机组并联一起，从而构成一个以回收建筑内部余热的热泵供暖、供冷系统。
其有着成本低廉、节能环保、分户计费、控制灵活以及维修方便和运行可靠等诸多优点。
本文就以某写字楼实例谈谈其具体应用。
关键词：水环热泵空调系统；办公建筑；应用一、工程概况某写字楼占地面积在3377平米左右，地上层高为23层，地下3层，总建筑高度为98.1米，地上建筑面积33587平米，地下为7191平米；根据消防分类其为一类高层建筑。
该建筑各层的主要使用功能为：地下三层为泵房以及消防水池和六级人防；地下二层为131辆汽车停车库；地下一层为大厦职工餐厅、食堂以及空调系统的中央水泵站；地上一层是商务办公大厅、银行营业厅、大型商场以及消防控制室；2-6层是分为两个独立单位的金融办公；7-23层为商务办公，各层均为数个相对独立的办公区；顶层为屋顶花园和多功能厅；机房层为屋顶水箱及电梯机房。
该工程为典型的产权式写字楼，在项目开始立项阶段开发商就请物业管理介入，项目整体运作比较正规。
水、电以及空调均分户计量；开发商要求空调系统的建设成本及运行成本相对要低，且机房的面积小，层高低，空调系统分户计费，而且可以灵活分隔不同的销售单元。
二、系统概述本工程计算空调冷负荷为3473kw，热负荷为3211kw，将压缩热扣除后，还需要辅助加热量为2390kw。
在夏季水环热泵空调系统的排热是利用开式冷却塔板式换热器实现的，而冬天的辅助加热则通过集中供热来实现。
主楼屋顶设冷塔，中央水泵站设于地下一层汽车坡道下的位置，最低点的净高为1.8米，机房的净可用面积为140平米，与常用空调系统相比较低。
该空调系统共由三部分组成，即循环水系统、冷却水系统以及风系统。
三、系统设计与安装（一）系统设计1、循环水系统循环水系统由循环水管路、补水定压设备、循环泵以及水水换热器和汽水换热器等各部分组成。
标准水环热泵中央空调cad设计施工图
地(水)源热泵空调基本概念
地/水源热泵空调基本概念1.什么是"地源/水源/水环热泵空调"？地源/水源/水环热泵空调是利用地球表面或浅层水源作为冷热源, 将低品位热能转化为用于供热的高品位热能以及用作制冷时的冷却水的空调系统。
地源热泵系统以土壤作为低温热源, 水源热泵系统利用湖水、河水、地下水、矿井水这样的自然水源作为冷热源, 水环热泵是用一个循环水环路作为冷热源, 当环路水温超过一定温度时, 冷却系统启动, 当水温低于一定温度时辅助加热系统启动。
2.地源/水源/水环热泵空调"系统组成、运行原理及优点地源热泵系统（1）系统组成系统是由下列部分所组成: 地源热泵机组、循环水泵、水管环路、水系统控制箱和室内温控器等。
地源热泵空调机组是一种水冷式的供冷/供热机组。
机组由封闭式压缩机、同轴套管式水/制冷剂热交换器、热力膨胀阀(或毛细膨胀管)、四通换向阀、空气侧盘管、风机、空气过滤器、安全控制等所组成。
机组本身带有一套可逆的制冷/制热装置, 是一种可直接用于供冷/供热的热泵空调机组。
（2）运行原理地源热泵系统是一种由双管路水系统连接起建筑物中的所有地源热泵机组而构成的封闭环路的中央空调系统。
在冬季, 地源热泵系统通过埋在地下的封闭管道(称为环路)从大地收集自然界的热量, 而后由环路中的循环水把热量带到室内。
再由装在室内的地源热泵系统驱动的压缩机和热交换器把大地的能量集中, 并以较高的温度释放到室内。
在夏季, 此运行程序则相反, 地源热泵系统将从室内抽出的多余热量排入环路而为大地所吸收, 使房屋得到供冷。
尤如电冰箱那样, 从冰箱内部抽出热量并将它排出箱外使箱内保持低温。
（3）优点1) 地源热泵系统能充分利用蕴藏于土壤和湖泊中的巨大能量, 循环再生, 实现对建筑物的供暖和制冷。
因而运行费用较低。
2)节能地源热泵比风冷热泵节能40%, 比电采暖节能70%。
比燃气炉效率提高48%。
所需制冷剂比一般热泵空调减少50%。
水环热泵空调系统的设计与安装
水环热泵空调系统的设计与安装摘要 水环热泵空调系统的设计包括空调负荷计算、机组选择、冷却塔选择、辅助热源、蓄热水箱设计、循环泵选择和自动控制设计等。
水环热泵系统采取独立的区域控制和系统的中央控制相结合的控制系统，包括热泵机组控制、循环水系统控制、中央控制。
水环热泵空调系统安装的关键是要控制噪声的传播，主要注意机组安装、风管、风口安装、水管路安装等各方面。
关键词 水环热泵空调系统 设计 安装 控制水环热泵系统设计主要包括负荷计算、机组选择、冷却塔选择、辅助热源、蓄热水箱设计、循环泵选择和自动控制设计等。
１ 负荷计算 1.1冷负荷计算冷负荷计算与常规空调系统相同。
1.2热负荷计算由于水环热泵空调系统是一个热回收系统，冬季运行时，内区的热泵机组向水环路放热，外区的热泵机组自水环路吸热。
因此，在计算水环热泵空调系统冬季负荷时，应有别与常规的空调系统。
E G E L E Q Q Q ,,-= (1-1) I L I G I Q Q Q ,,-= (1-2)I R EEE R P COP COPQ ,,1∙-=(1-3)I A III A P COPCOPQ ,,1∙+=(1-4)式中：Q E ———外区热负荷，KW ；Q I ———内区热负荷，KW ；Q L,E 、Q G,E ———外区热损失、外区得热，KW ； Q L,I 、Q G,I ——— 内区热损失、内区得热，KW ； Q R,E ———外区热泵吸热量，KW ；Q A,I ———内区热泵放热量，KW ；COP E ———冬季工况下水环热泵机组制热系数； COP I ———冬季工况下水环热泵机组制冷系数； P R,I ———冬季工况下水环热泵机组制热输入功率，KW ； P A,I ———冬季工况下水环热泵机组制冷输入功率，KW 。
２ 运行工况与机组选择热泵机组的容量（制冷量或制热量）取决于机组进风参数、水环路进水温度、机组水量等参数，在进行机组的选择或校核时，应首先确定运行工况。
水环热泵空调系统方案
太阳能水环热泵空调系统
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闭式太阳能水环热泵空调系统原理 （1-小型水/空气热泵机组；2-闭式冷却塔；3-太阳能集热器；4-太 阳能加热器；5-太阳能热水循环泵；6-辅助加热器；7-水环路循环 水泵）
运行特点（5种运行工况）
（1）所有热泵机组都处于制冷工况，向环路中释 放热量，冷却塔全部运行，将冷凝热释放到大气 中，使水温下降到35℃以下。
（2）大部分热泵机组制冷，使循环水温度上升， 达到32℃时，部分冷却塔运行。
（3）当周边区的热负荷与内区的冷负荷比例适当 时，排入水环路中的热量与从水环路中提取的热 量相当，水温维持在13℃～32℃范围内，冷却塔 和辅助加热装置停止运行，考虑到从内区转移到 周边区的热量不可能每时每刻都平衡，因此，在 系统中设有蓄热容器，暂存多余热量。
• （4）当围护结构得热引起的冷负荷越小，内 热源越大时，使用水环热泵空调系统的节能率 越高。
• McQuay和TRANE等美国公司也对水 环热泵空调系统的性能进行了研究，并 分别编写了《水环热泵空调系统设计手 册》，给水环热泵空调系统在实际工程 中的应用提供了参考。
国内对水环热泵空调系统的研究 相对来说起步比较晚，但也取得 了一定的成果
可再生能源水环热泵空调系统
• 众所周知，只有建筑内有大量余热时，通过水环热泵空调 系统将建筑物内的余热转移到需要热量的区域，才能收到 良好的节能效果，目前，我国各类建筑物内部负荷不大， 建筑物的内区面积小，而且常规空调热源又常用燃煤锅炉。 由于这两种情况，制约了传统的水环热泵空调系统在我国 的应用。解决这个问题的途径，就是由建筑物外部引进可 再生能源，以补充冬季建筑物内的不足余热量。
关于地源水环热泵中央空调系统设计的讨论
次水循环泵 ， 图 ３ 如 所示 。
用及“ 回扬” 的设 备 、 门设置 和控制 ， 阀 或者 将这些 要求 提交 给有关 专业 。
２２ “ 回扬” 水量 图 ３ 调 节水 池系统 图
曾有人担心 “ 回扬” 水排人下水道是 对水资 源的浪 费 ， 诚 然“ 回扬” 要损失一 些水 ， 但与 冷却塔 的蒸 发 、 飞水 和排 污水
国外称之为 地热泵系统 （ Ｇ ｒ ｌ ｅｔ Ｌ ） ｍａＨ ａ Ｐｌ 。它利 用地热 印
代替冷 却塔 和辅 助热 源 ， 夏季将 系统 弃 热排 至地上 ， 季 由 冬 地下提取 热量 ． 代替 锅炉。 提取地热 的方式有多种 ： １在土 壤 中垂直 或永 平埋管 ， （） 通过管壁和土壤 换热 。（ ） 交 联管埋 在建 筑物地 基 内， ２将 通 过管壁和地基、 土壤换热 。（ ） ３ 直接抽 取深井永 ， 井将换 热后
维普资讯
２０ ０ ２年 第 ３ 期
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问题 讨 论 ・
关 于 地 源 水 环 热 泵 中 央 空 调 系统 设 计 的 讨 论
陈矣人☆ 周春风 叶瑞芳
（ 清华大学建筑设 计研究院 ）
【 要］ 根据 工程 实践对地 源水环 热泵 中央空调 系统设计 中 系统连接方 式、 摘 的 潭井水源、 定水量 变水量、 节水池 、 调 辅助
量 相比少得多 。
系统流程 ： 深井一 调节水 池～ 一次 水循 环泵～ 板式换 热 器一调节 回池 （ 回灌 ） 当外部 负荷很小 时 ， 节水 池 内水 或 ． 调 的温升很少 ， 可以根 据一 次水 循环泵进 口水 温控 制一次水 回
一
般为 ｌ ～ｌ℃。深 井永 与 闭式循环 永系 统有两 种连 接方 ０ ４
水环热泵系统
暖通空调新技术
水环热泵空调系统的组成 1)水源热泵机组及室内温控器。 2)排热设备。通常用开式冷却塔配上水-水换 热器或者用闭式冷却塔。 3)加热设备。通常用各类锅炉、城市热水管网， 或者太阳能收集器 4)循环水泵。 5)双管水环路系统和水系统中央控制箱
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暖通空调新技术
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暖通空调新技术
水环热泵空调系统的优点和适用性
比传统空调系统约节省高达50％能源。
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暖通空调新技术
特点及适用性
(5)控制方便 (6)运行维修简便 (7)水管无需保温 水系统运行温度一般 在10～32℃之间，只要水系统的水温高于 当地的露点温度，水管就不需保温，既节 省费用又节约了安装空间。 (8)水系统热能回收
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谢 谢！
完
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暖通空调新技术
Байду номын сангаас
水环热泵(Water Loop Heat Pump)空调系统是一种 能将房屋内的余热加以回收利用的空调系统。 余热：①照明，建筑物中用手人工照明的电功率约 为33～66W／m^2； ②人体散热，根据人们的活动情况，人体的散热量 约为88～147W／人； ③计算机是散热量相当大的一种常见热源。某些建 筑物中连续运行的计算机，其散发的热量几乎可以 补偿冬季的建筑热损失； ④建筑物内尚有许多其他散热设备，如电视机、 VCD、复印机、打印机、微波炉、电热设备、电动 设备等。
(1)不需要集中的主机房 (2)计费方便
(3)方便投资商
(4)使用灵活、节省能源 水冷方式，比风冷高效率，压缩机寿命长，比集中水冷冷水机 组调节灵活，每台机组开启时均在较高效率下运行。如果有60％的 机组在供热，40％的机组供冷，这时，供冷排除的热量正好等于供
某医院空调系统设计方案的探讨
中央空调市场年月(上)1前言近年来，随着人民生活水平日益提高，人们对就医条件也有了更高的要求，因而国内的医院建设发展很快，很多大、小医院均在扩建、改建。
与其他建筑相比，医疗建筑使用功能复杂，特别是综合性医院，人流量大，疾病种类多，且医院的功能更趋复杂化。
因此，医疗建筑对暖通空调系统，尤其是净化空调系统的要求越来越高，空调系统在医疗建筑中的应用越来越广。
同时，考虑到节约能源，环境友好的要求，对该类建筑的暖通空调系统的设计值得大家广泛探讨。
笔者不久前参与了中部某医院的工程招标，结合该医院空调系统的设计方案，本文仅浅谈笔者对该类空调系统设计的看法。
2工程概述该医院为一县级人民医院，目前在建的项目为该医院新的综合大楼，划分为门诊部、诊疗部及住院部，是该医院的扩建项目，有着明晰的功能分区，各功能做到按污染、半污染、清洁分区。
该综合楼共12层，建筑面积约30000m 2。
其中1～5层为门诊部及诊疗部，手术室、急诊室设在1层，6层以上为住院部。
该综合楼空调系统采用的冷、热源为制冷量960kW 风冷螺杆式冷水（热泵）机组4台。
空调系统采用风机盘管加新风系统，以保证各个房间可以分别控制。
该综合楼手术部较集中，集中设置了净化空调系统，在空调系统新风口、系统正压段及末端的天花板送风装置附近分别设置不同级别的空气过滤器，气流组织形式为手术台上方垂直送风，双侧下回风。
为了满足该综合楼住院部全年生活热水供应的要求，另外单独配置了住院部热水供热源设备，采用了制热量15.6kW 空气源热泵机组2台，并配有热水箱、辅助电热水器及水处理仪，以满足60t/天的供水要求，供水温度为60℃，回水温度为55℃。
3系统分析该空调系统为医疗建筑综合楼空调系统，系统舒适性要求高，要求室内温度的波动不宜太大；医院各部门空调使用时间不一致，门诊部以及诊疗部为白天供空调，夜间则停止供应；门诊部中的急诊室及住院部需要24小时空调供应。
过渡季节会出现某些部门如住院部需要供暖，而某些部门如手术部需要供冷的情况。
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水环热泵空调系统中虽然水环路是双管系 统，但与四管制风机盘管系统一样，可达 到同时供冷与供热的效果。
设计简单，安装方便
小型的水/空气热泵机组的性能系数不如大 型冷水机组（小型：EER:2.76～ 4.16,COP:3.3～5.0;螺杆式冷水机组： EER:4.88～5.25）
由于水环热泵空调系统采用单元式水/空气 热泵机组，小型制冷压缩机设置在室内 （除屋顶机组外），其噪声一般来说会高 于风机盘管机组。
• 重庆大学的系统型式等问题进行了分析 。
• 天津大学的李新国学者分析了水环热泵空调系 统的热学特性及其节能效果，提出了优化方法。
• 中国建筑科学研究院空调研究所的汪训昌教授 从工程设计角度，对水环热泵空调系统的热回 收特性及其使用场合作了全面阐述，并对设计 中常遇到的一些问题进行了讨论。
国内外研究现状
• 水环热泵系统早在1955年就在美国申请 了专利，并于20世纪60年代在美国加尼 利福亚州出现，故也被称为“加利福尼 亚系统”；该系统在20世纪70年代进入 日本，并有很多工程实例的应用；80年 代以来进入我国，早期在深圳、上海、 北京等城市有一些工程实例。
• 1990年，美国的Zaidi,J.H.和 Howell,R.H.两位学者就水环热泵空调 系统（WLHP）、变风量空调（VAV）、 定风量空调系统（SZR）和风机盘管空 调系统（FCU）四种空调系统在美国5
几种空调系统技术经济指标值的比较
投资费用：一般来说， 1.6
水环热泵空调系统的 1.4
投资费用既低于四管 制风机盘管系统，又
1.2 1
0.8
低于双风道中央空调 0.6
整体屋顶冷风机组 水环热泵系统 末端整体空调器 二管制风机盘管
（供冷供热）系统。 0.4
双管制变风量
运行费用：取决于当 0.2 地气象条件，建筑物 0 相对造价
• （4）当围护结构得热引起的冷负荷越小，内 热源越大时，使用水环热泵空调系统的节能率 越高。
• McQuay和TRANE等美国公司也对水 环热泵空调系统的性能进行了研究，并 分别编写了《水环热泵空调系统设计手 册》，给水环热泵空调系统在实际工程 中的应用提供了参考。
国内对水环热泵空调系统的研究 相对来说起步比较晚，但也取得 了一定的成果
（4）大部分机组制热，循环水温度下降，达到 13℃时，投入部分辅助加热器。
（5）所有热泵机组都处于制热工况，从水环路中 提取热量，这时，全部辅助加热器投入使用，使 循环水温度不低于13℃。
水环热泵空调系统的特点
水环热泵空调系统具有回收建筑内余热的 功能。
水环热泵空调系统具有灵活性： (1)室内水/空气热泵机组独立运行的灵活性 (2)系统的灵活扩展能力 (3)系统布置紧凑，简洁灵活 (4)运行管理的方便与灵活性 (5)调节的灵活性
个不同城市、不同类型建筑应用时的节
能性进行了模拟研究，并得出了如下结 论：
• （1）总的来说，水环热泵空调系统的全年能 耗最低，与其它几种空调系统相比，全年运行 节电率在28%以上，最高可达76%；
• （2）在温暖气候条件下，水环热泵空调系统 与其它形式的空调系统相比，节能率更高；
• （3）对于大型的建筑物，内区负荷与外区负 荷比值越大，使用水环热泵空调系统的节能率 越高；
水环热泵空调系统
Water-Loop Heat Pump System
• 定义： • 水环热泵空调系统是指小型的水/空气热
泵机组的一种应用方式，即用水环路将小 型的水/空气热泵机组（水源热泵机组）并 联在一起，构成一个以回收建筑物内部余 热为主要特征的热泵供暖、供冷的空调系 统。
水环热泵的本质
• 水环热泵系统的出现、存在、发展，其生 命力在于具有热回收功能，其最主要、最 本质的优点是可以利用制冷空调房间排放 的冷凝热来加热供热空调房间，从而提高 了建筑物内部的能源利用系数。
水环热泵空调系统及其评价
水环热泵空调系统的组成 1、室内水源热泵机组（水/空气热泵机组） 2、水循环环路（定压装置、排水放气装
置、补水及水处理装置、水泵及附件等 3、辅助设备（冷却塔、加热设备、蓄热
装置等） 4、新风与排风系统（通常采用独立新风）
典型的水环热泵空调系统原理图
（1-水/空气热泵机组；2-闭式冷却塔；3-加热设备；4-蓄热容器；5-水 环路的循环水泵；6-水处理装置；7-补给水箱；8-补给水泵；9-定压装置； 10-新风机组；11-排风机组；12-热回收装置）
• 哈尔滨工业大学的马最良教授等通过对水环热 泵空调系统的静态分析和动态模拟，并综合分 析了建筑所处地理位置、建筑类型、加热器型 式等对水环热泵空调系统节能效果的影响，得 出了水环热泵空调系统适合使用的条件。
• 同济大学的于航教授对水环热泵空调系统设计 和应用中的问题进行了探讨，并给出了设计方 法和工程实例。
四管制风机盘管
内外区面积大小，建 筑物功能等因素。
美国几种空调系统的相对造价
水环热泵循环水温范围
水环热泵空调系统的节能效果受到各种因 素的影响，包括建筑所处的气候类型、建 筑形式、建筑内部负荷以及环路循环水温。 在其他条件不变的情况之下，循环水温是 水环热泵机组运行能耗的决定性因素。
循环水温升高，制热工况下运行的水环热 泵机组的蒸发温度升高，其制热性能系数 （COP）增大。而此时，制冷工况下运行的 水环热泵机组的冷凝温度升高，其制冷能 效比（EER）减小。
运行特点（5种运行工况）
（1）所有热泵机组都处于制冷工况，向环路中释 放热量，冷却塔全部运行，将冷凝热释放到大气 中，使水温下降到35℃以下。
（2）大部分热泵机组制冷，使循环水温度上升， 达到32℃时，部分冷却塔运行。
（3）当周边区的热负荷与内区的冷负荷比例适当 时，排入水环路中的热量与从水环路中提取的热 量相当，水温维持在13℃～32℃范围内，冷却塔 和辅助加热装置停止运行，考虑到从内区转移到 周边区的热量不可能每时每刻都平衡，因此，在 系统中设有蓄热容器，暂存多余热量。