水环热泵空调系统在广西地区的应用

广西华蓝设计（集团）有限公司   黄孝军

摘要  通过对两个具体采用水环热泵空调系统的工程进行分析，与传统的水冷冷水机组型式进行比较，探讨水环热泵空调系统的应用条件，并提出自己的一些见解。

关键词  水环热泵  使用灵活  计费方便  闭式冷却塔

本人在2004年至2005年间设计的盛世·联邦广场及汇东国际两个项目均采用水环热泵空调系统，通过这两个空调项目的设计，对水环热泵空调系统在广西地区的应用有一定的见解。

• 工程概况

盛世·联邦广场位于广西南宁市，为旧城改造项目。本工程由5栋商住楼组成，地下两层，其中地下二层为人防防护单元兼平时车库，地下一层为商场；地上有3栋楼为二十二层，2栋为二十九层；一至五层为裙房，其中一至三层为商场，四层为餐饮娱乐，五层为停车场；六层以上为住宅。总建筑面积为14.5万平方米，其中地下一层至三层商场的建筑面积约为30000平方米，四层的建筑面积约为6000平方米。

汇东国际位于广西南宁市琅东新区。本工程由6栋商住楼组成，地下两层，其中地下二层为人防防护单元兼平时车库，地下一层为车库及设备用房；地上6栋楼全为三十一层；一至五层为裙房，其中一至三层为商场，四、五层为办公楼；六层以上为住宅。总建筑面积为16万平方米，其中一层至三层商场的建筑面积约为24000平方米，四、五层的建筑面积约为8000平方米。

两个项目的空调设计均只包括裙房部分，住宅部分由住户自行安装分体空调机。盛世·联邦广场中央空调系统包括地下一层至四层，仅夏季制冷，冬季不供暖，夏季计算总冷负荷为5625KW。汇东国际中央空调系统包括一层至五层，也是仅夏季制冷，冬季不供暖，夏季计算总冷负荷为4880KW。

• 空调型式的确定

水环热泵空调系统是由水环热泵空调机、冷却塔、冷却水泵（通常还有板式换热器）等及其所连接的管道、管件组成。一般按房间分别设置水环热泵空调机，该空调机自带压缩机，根据其压缩机（包括冷凝器）与蒸发器是设在一个箱体内还是设在两个箱体内，分为整体式和分体式。水环热泵空调机的冷凝器采用水冷型式，一般为套管式，对冷却水水质要求较高，冷却水通过冷却塔获取，各房间独立采用空调机，共用冷却塔及冷却水泵。

盛世·联邦广场位于旧城区，该地段以批发小商品为主。本工程设计时就考虑将商场分隔为一间间小铺面，铺面很多，同时各铺面的营业时间不容易统一，使用空调的时间也不相同，另外在空调用电计量上要求相对较高。按照甲方的要求，最好各铺面独立采用分体空调机，但现场没有足够的地方安装空调室外机，同时安装空调室外机也不美观，影响建筑物立面效果。如果采用常规的水冷冷水机组型式，由于各铺面的营业时间不容易统一，加上铺面很多，空调计费投资较大。基于以上考虑，经与甲方协商决定空调设计采用水环热泵空调系统型式。

汇东国际由于位于新区，商业气氛还不太浓，甲方对铺面的分隔、用途还没有很明确，暂时考虑是一层分隔为一间间小铺面，二、三层为中等铺面，四、五层为小开间办公室。甲方打算由使用方自行装修及安装空调，这样装修时间可能前后相差很长。甲方原来打算各房间独立采用分体空调机，但由于该项目现场没有足够的地方安装空调室外机，同时安装空调室外机也不美观，影响建筑物立面效果，只好作罢。经过分析讨论，决定采用水环热泵空调系统型式。

• 水环热泵空调与常规水冷空调型式的分析比较

水换热泵空调系统由于空调机的冷凝器较小，对冷却水水质要求高，《采暖通风与空气调节设计规范》第7.3.6条第2点规定如下：

“采用水环热泵空气调节系统时，应符合下列规定：

1.……..

2.循环水系统宜通过技术经济比较确定采用闭式冷却塔或开式冷却塔。使用开式冷却塔时，应设置中间换热器。

3.…….. ”

为满足规范对冷却水水质要求，空调系统一般采用两种型式，一种采用开式冷却塔加板式换热器，另一种采用闭式冷却塔。

为清楚表示出水环热泵空调系统的特点，下面列表将其与目前南宁市的大型商场最常用的水冷空调型式进行比较。由于上述两个项目的特点基本一样，下表只列出盛世·联邦广场项目（夏季总冷负荷为5625KW）的情况。

• 水环热泵空调系统的优缺点分析

相对于传统的冷（热）水机组加空调末端的型式，水环热泵空调系统具有下列几个主要的优点：

1．使用灵活

水环热泵空调系统各空调房间独立使用空调机组，只共用冷却塔及冷却水泵，而调节冷却水流量及其供回水温度很方便，故水环热泵空调系统可满足最小负荷（即只有一个房间使用的情况）的使用要求。而传统的冷（热）水机组加空调末端的型式，由于冷（热）水机组必须达到一定的负荷比例才能启动，同时当冷（热）水机组的负荷较低时，其制冷效率也低，故该型式的空调系统必须在房间负荷达到总负荷一定的比例情况下才能使用。

2．计费简便

水环热泵空调系统各空调房间独立使用空调机组（自带压缩机），需计费时只需安装电表即可计量，其共用的冷却塔及冷却水泵由于用电量较小，可直接按面积或其它方法分摊，误差很小，投资也小。而传统的冷（热）水机组加空调末端的型式，需在各计费单位处设置计量仪表，并将数据传到电脑进行计算，当计费单位较多时，系统复杂，投资大。

3．容易满足同一空调系统中同时需制冷和供暖的使用要求

水环热泵空调系统采用共同的循环水系统，系统中的各台水环热泵空调机组可以实现同时单独供冷或供热，可以满足不同房间、不同区域、不同工况的空调要求。而传统的空调系统要满足各空调末端同时单独供冷或供热，则必须要设四管制，管路复杂。

相对于传统的冷（热）水机组加空调末端的型式，水环热泵空调系统具有下列几个主要的缺点：

1．机组噪声较大

由于空调机组内置压缩机，其噪声较产冷量相同的风机盘管大些。

2．对循环水的水质及温度范围要求较高

由于水环热泵空调机组一般为小型机组，其蒸发器及冷凝器均较小，水垢对其影响大，若水质差易结垢影响换热；同时循环水的温度过高或过低时，均可导致空调机组停机而影响使用。

• 经验和体会
  1. 水环热泵空调系统可以应用于各种类型建筑中。

尤其对于那些内区大、余热多，同一时间一部分房间需供冷而另一部分房间需供热的建筑，该系统把部分区域的得热转移到需要供热的区域，能最大程度地减少外界供给能量，提高能量利用率，节省能量。这是水环热泵空调系统的最重要的优点。

1. 2. 使用灵活、计费方便是这两个项目选择水环热泵空调系统的主要理由。

从上表可知，水环热泵空调系统并不节能，相对于水冷冷水机组，空调系统满负荷的能耗多40％左右。当然，如果空调系统只在很小负荷情况下运行，水环热泵空调系统的能耗会比水冷冷水机组空调系统的低。使用灵活、计费方便也是水环热泵空调系统比较重要的优点。

1. 3. 对于规范要求水环热泵空调机组的冷却水采用闭式循环的规定，本人觉得不妥。

规范如此规定，主要是出于保护水环热泵空调机组的目的，但是在目前情况下，要满足规范要求并不容易。若采用闭式冷却塔，由于其尺寸大（比开式冷却塔大几倍），很难找到合适的地方安装；同时其重量重（比开式冷却塔重几倍），对结构要求高；再加上其价格贵（比开式冷却塔贵10倍左右），甲方很难接受。若采用开式冷却塔，则必须设置板式换热器将冷却水由开式循环转换为闭式循环，由于开式冷却塔额定出水温度为32℃，经过板式换热器后，一般温升2℃，达34℃，而一般水环热泵空调机组的冷却水循环温度在15℃至35℃之间，如果冷却塔安装位置不好，或者室外气温较高，则水环热泵机组的冷却水进水温度很容易过高，从而导致空调机组停机而影响使用。另一方面，采用板式换热器会增加投资，同时增加能耗（因为多一套水泵，同时换热会消耗掉一定热量）。

据了解，目前并非所有的水环热泵机组都需采用闭式冷却水循环系统，如果采用较好的冷凝器，或者在水处理方面进行改进，水环热泵空调机组是可以采用开式冷却水循环的。规范不应该要求所有的空调机组都采用闭式冷却水循环，这跟国家的节能政策不符。