摘 要：随着环保要求的提高和能源的匮乏，环保节能型空调的应用越来越迫切。此前曾经完成的一大批普通的空调工程都不能适应节能环保的要求，本文就某大厦用地水源热泵系统替代蒸汽吸收式制冷空调系统的改造进行了研究和探索。

关键词：地水源热泵 空气调节 節能环保

中图分类号：TU831.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0071-01

某大厦总建筑面积为38986 m2，裙房1～3层共12174 m2；4层1677 m2；标准层5～27层共25136 m2；有标准客房174间。原设计选用三台（两用一备）1450 kW蒸汽溴化锂机组实现夏季制冷空调，冬季采用蒸汽锅炉供暖，同时蒸汽锅炉一年四季供应客房和餐厅的生活热水，热水需求量约每天80 t。空调冷负荷为3200 kW。从环保和节能的角度，需要对冷热源进行改造，地水源热泵系统是首选。

1 现状分析

1.1 地水源热泵空调现状、水平和发展趋势

我国地水源热泵从技术引进到大规模推广，发展了十余年。近几年来，能源短缺，价格猛涨，国家大力支持地源热泵的发展，并在政策上给予优惠。1997年我国科学技术部和美国能源部签署政府合作协议共同开发和推广地源热泵技术。我国的空调界在我国科技部和美国能源部的直接指导和帮助下，从国外引进了最先进的地源热泵技术，并结合我国的气候、水文地质、经济水平、生活习惯，进行了创新和优化，开发出了一系列适合我国国情的地源热泵系统产品，供热制冷效果符合国家标准。现在地源热泵技术已成为供暖制冷领域利用可再生能源实现节能、环保、供热费用低廉的重要技术手段。

到2008年年底，全国大多数省市区都在推广地源热泵技术。2005年我国地源热泵应用面积3000万平方米，2007年应用面积7000万平方米，地源热泵系统在城市示范工程中单体规模达80万平方米。年销售额已超过72亿元，并且每年以20%以上的速度增长。

1.2 本项目研究开发的可行性

位于海安县某大厦原有的空调系统采用传统的溴化锂制冷系统，该系统的冷热源的组成为：制冷机组、锅炉、冷却塔，具有能耗高、有排烟、有噪声污染、有较多的废弃物、需要较大的设备及耗材废料堆积场所、制冷运行时冷却要消耗水资源等缺点。

地水源热泵是利用地下地表水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时不需要燃煤锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音、霉菌污染和水资源消耗。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘。有利于保护环境。

拟采用的地水源热泵机组利用地下水的温度冬季比环境空气的温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；夏季水体的温度比环境空气温度低，制冷时的冷凝温度降低，冷却效果好于原来的冷却塔式，机组效率提高。根据美国环保署EPA的测算，设计安装良好的水源热泵，可以节约40%的供热制冷空调的运行费用。同时可以提供生活热水，尤其是夏季，利用回热利用系统，生活热水消耗的热量，全是需要排放的废热。节能效果明显。

地下水体的温度一年四季相对稳定，其波动范围远远小于空气温度的波动，使得制冷热泵机组运行稳定可靠；系统组成简单，部件和热交换的环节少，机组运行简单可靠，运行时的值班人员数量和素质可以大幅度降低，维护费用低，机组寿命长。经济效益好。据了解海安地下120～140 m的水层常年水温19 °C，该层水源十分丰富，但含氯较高，近似于海水，其它的开发利用价值较低，完全可以用来为水源热泵提供能源。

大厦周边的可以钻井的绿化带周长约1400 m，完全可以满足空调改造用水的钻井需要。

大厦配电室原有两台1000 kVA的变压器，可以同时投入使用，用电负荷能够满足改造后水源热泵的需要。

2 改造方案

2.1 与水利部门协调，对大厦周边的地下水资源的情况进行研究，找出可以用来制冷和制热的地下水层

开挖该可以抽取和回灌的水井，安装水泵，用合适的管道把地下水送入机房进行热交换后再通过合适的管道送到回灌井，用适当的回灌办法回灌。对现有的空调系统进行更换，选择合适的水源热泵机组取代现有的溴化锂制冷机组。对电气系统进行相应的改造。

2.2 关键技术

对地下水质进行研究，找到合适的水源；选择合适的取水和回灌方法；选择合适的制冷制热机组和合适的供水回水材料；对热水系统进行全面设计；对电气系统进行合理的改造。

2.3 技术创新之处

大规模的地热利用在海安地区尚无先例；抽水及100%回灌技术在国内的水源热泵行业还属于疑难问题，要根据各地的具体情况进行研究；采用废热回收进行夏季的生活热水的生产是节能环保的一个新方法；据了解海安当地的地下水类似于海水，此类水源用来作为制冷和采暖的水源，也是一个新的课题，无论是材料还是机组都要进行细致的研究和改进后才能使用。

2.4 主要技术指标、经济指标

技术指标：采用水源热泵机组，为大厦提供冷热源，提供生活热水。其中冷源：3200 kW，热源2800 kW，50 °C生活热水每天80 t。机组功耗不大于900 kW，制冷时能效比不小于4.6，制热时能效比不小于5.8。

经济指标：节约能源不小于30%，节省空调运行费用不小于40%，节约1000 m2的锅炉房用地，节约120 m2的地下设备用房。

3 具体实施

3.1 地下水系统

地下水钻探水源分析—水井开挖—抽水和回灌试验—水管材料选择—检查井砌筑—管沟开挖—管线安装—水泵安装—回灌方法研究—试压冲洗—地下水系统调试—系统联合调试—交验。

3.2 水源热泵机组系统

负荷计算—方案选择—方案论证—图纸设计—图纸会审—协作单位选择合同签订—进场安装设备—单机试运转—系统联合运转调试—交验。

3.3 电气系统

原有系统勘查—改造方案选择—方案论证—方案设计—方案实施协作单位选择合同签订—方案实施—检查验收—与设备连接—绝缘和接地摇测—点动试机—单机试运转—联合运转调试—验收。

在冬季时把溴化锂制冷机组拆除，安装地水源热泵机。系统联合运转完成验收后，旧有的锅炉房、采暖热交换系统、生活热水热交换系统拆除。

4 结果

大厦空调系统经过4个月改造完成，开挖150 m深的水井15口（3口供水井，12回水井）。采取两台1600 kW的海水源热泵型制冷机替代了原有的溴化锂吸收式制冷机和锅炉。消除了污染，节约机房120 m2，大厦空调采暖的费用也从原来0.32元/平米.日降到0.20元/平米·日，节约能耗约40%。

参考文献

[1] GB50366-2005，地源热泵系统工程技术规范[S].

[2]卢士勋.制冷与空气调节技术[M].上海：上海科学普及出版社，1992（1）.

[3]陈沛霖，岳孝方.空调与制冷技术手册[M].上海：同济大学出版社，1990（12）.

[4]GB50243—2002，通风空调工程施工及验收规范[S].