地源熱泵的原理及空調(diào)的節(jié)能控制設(shè)計(jì)地源熱泵作為一種利用既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，通過(guò)采取地源熱泵技術(shù)利用熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移，將水體和地層蓄能分別在冬、夏季作為供暖的熱源和空調(diào)的冷源。通過(guò)某工程地源熱泵型中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)，詳細(xì)探討了該技術(shù)在中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)措施，為同類(lèi)工程設(shè)計(jì)提供參考借鑒。

　　地源熱泵是一種利用地球表面或淺層水源(如地下水、河流和湖泊)，或者是人工再生水源(工業(yè)廢水、地?zé)嵛菜?的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵技術(shù)利用熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移，將水體和地層蓄能分別在冬、夏季作為供暖的熱源和空調(diào)的冷源，即在冬季，把水體和地層中的熱量“取”出來(lái)，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來(lái)，釋放到水體和地層中去。

　　空調(diào)按舒適性空調(diào)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)形式為集中地源熱泵水冷式冷(熱)水循環(huán)系統(tǒng)，空調(diào)設(shè)置部位有餐廳、辦公用房、包間、門(mén)廳、走廊.本工程冷(熱)源主機(jī)集中設(shè)置于地下室地源熱泵冷(熱)水機(jī)房?jī)?nèi)，空調(diào)水系統(tǒng)分為高、低溫地源熱泵兩套系統(tǒng)，其中高溫地源熱泵系統(tǒng)提供餐廳(大空間區(qū)域)空調(diào)系統(tǒng)的冷(熱)媒源，低溫地源熱泵系統(tǒng)提供廚房操作間、超市、辦公用房、包間等空調(diào)系統(tǒng)的冷(熱)媒，空調(diào)用冷、熱媒水通過(guò)管道輸送到各個(gè)房間，空調(diào)水系統(tǒng)采用水泵閉式機(jī)械循環(huán)、定壓、膨脹由落地膨脹定壓機(jī)組解決，系統(tǒng)補(bǔ)水采用軟化水。

　　中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)措施

　　自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷(熱)源主機(jī)集中設(shè)置于地下室地源熱泵冷(熱)水機(jī)房?jī)?nèi)。由于冷水機(jī)組由空調(diào)供貨商提供的控制器單獨(dú)控制，bas采用openlink接口q9200a與冷水機(jī)組的控制計(jì)算機(jī)相聯(lián)，讀取每臺(tái)機(jī)組相關(guān)信息。系統(tǒng)僅對(duì)冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵及相關(guān)閥門(mén)進(jìn)行監(jiān)控。機(jī)組啟動(dòng)后通過(guò)彩色圖形顯示各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、參數(shù)值及運(yùn)行參數(shù)越限報(bào)警，通過(guò)鼠標(biāo)可任意個(gè)性設(shè)定值，以達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。機(jī)組的每一點(diǎn)都列表匯報(bào)，參數(shù)值有趨勢(shì)顯示圖、報(bào)警顯示及匯總。bas工作站可通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置的緊急停機(jī)開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制整個(gè)冷水機(jī)組緊急停機(jī)，可對(duì)各設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行累計(jì)。 空調(diào)的節(jié)能控制設(shè)計(jì)

　　(1)出水溫度控制設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組控制設(shè)計(jì)，均采用季節(jié)恒定出水溫度控制。夏天設(shè)定蒸發(fā)器的出水溫度為7℃，冬季設(shè)定冷凝器的出水溫度為50℃。它沒(méi)有考慮用戶的實(shí)際需求和房間的冷熱負(fù)荷與室外的環(huán)境溫度密切關(guān)聯(lián)的關(guān)系。這種控制方法過(guò)于模式化、機(jī)械化，缺乏靈活性和人性化，出現(xiàn)能量浪費(fèi)。節(jié)能的地源熱泵機(jī)組控制設(shè)計(jì)，是根據(jù)室外溫度的變化進(jìn)行出水溫度的控制。夏季地源熱泵機(jī)組的出水溫度控制：①夏季室外溫度較高時(shí)，設(shè)定地源熱泵機(jī)組的供水溫度為7℃；②夏季室外溫度較低時(shí)，設(shè)定地源熱泵機(jī)組的供水溫度為10℃；③夏季過(guò)渡季節(jié)時(shí)，設(shè)定地源熱泵機(jī)組的供水溫度為12℃供冷時(shí)，蒸發(fā)器供水溫度每上升1℃，機(jī)組節(jié)能3%節(jié)能特性顯著。冬季地源熱泵機(jī)組的出水溫度控制：①冬季室外溫度較低時(shí)，設(shè)定地源熱泵機(jī)組的供水溫度為50℃；②冬季室外溫度較高時(shí)，設(shè)定地源熱泵機(jī)組的供水溫度為45℃；③冬季過(guò)渡季節(jié)時(shí)，設(shè)定地源熱泵機(jī)組的供水溫度為40℃供熱時(shí)，冷凝器供水溫度每降低1℃，機(jī)組節(jié)能28%，節(jié)能特性顯著。

　　(2)地源熱泵機(jī)組加減載控制設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組的加減載是通過(guò)冷凍水供回水溫差和供水流量計(jì)算出系統(tǒng)的冷負(fù)荷，并根據(jù)實(shí)際冷負(fù)荷調(diào)整投入的機(jī)組數(shù)量。由于地源熱泵機(jī)組在調(diào)溫過(guò)程中，制冷系統(tǒng)的變化過(guò)程和空調(diào)系統(tǒng)的變化過(guò)程存在15-20分鐘的時(shí)間差，出現(xiàn)能源浪費(fèi)。為解決因時(shí)間差導(dǎo)致能量浪費(fèi)，節(jié)能的加減載設(shè)計(jì)是根據(jù)地源熱泵機(jī)組的運(yùn)行電流進(jìn)行控制。當(dāng)?shù)卦礋岜脵C(jī)組的運(yùn)行電流達(dá)到電流上限時(shí)，機(jī)組開(kāi)始負(fù)荷限制：負(fù)荷限制的連續(xù)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間時(shí)，機(jī)組加載：當(dāng)?shù)卦礋岜脵C(jī)組運(yùn)行電流總和達(dá)到減少一臺(tái)地源熱泵機(jī)組運(yùn)行電流的設(shè)定條件，且連續(xù)時(shí)間超過(guò)設(shè)定時(shí)間時(shí)，機(jī)組減載。

　　根據(jù)地源熱泵機(jī)組運(yùn)行電流的加減載控制方式，可準(zhǔn)確確定地源熱泵機(jī)組加減載時(shí)機(jī)，最大限度避免了多臺(tái)地源熱泵機(jī)組在部分負(fù)荷下運(yùn)行的情況，既避免了設(shè)備的損耗和能量浪費(fèi)，又節(jié)省了系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。

　　(3)加載過(guò)程中地源熱泵機(jī)組控制設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組加載是直接起動(dòng)另一臺(tái)地源熱泵機(jī)組。由于已經(jīng)起動(dòng)的地源熱泵機(jī)組處于滿負(fù)荷狀態(tài)下，當(dāng)新機(jī)組增加后，原有機(jī)組逐漸減載；一般要經(jīng)過(guò)20分鐘左右，先后起動(dòng)的機(jī)組才能處于平衡狀態(tài)?；诠?jié)能的節(jié)能控制設(shè)計(jì)是先將原有的地源熱泵機(jī)組通過(guò)負(fù)荷限制減載后，再起動(dòng)新的地源熱泵機(jī)組，避免了地源熱泵機(jī)組加減臺(tái)數(shù)時(shí)的能量浪費(fèi)。

　　(4)末端循環(huán)泵控制設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組的末端循環(huán)泵均為定流量系統(tǒng)：在集分水器設(shè)置旁通控制閥，當(dāng)供回水壓力超過(guò)設(shè)定壓力時(shí)，打開(kāi)集分水器旁通閥門(mén)，減少系統(tǒng)供回水壓差，保護(hù)末端系統(tǒng)的電動(dòng)兩通閥。節(jié)能的控制設(shè)計(jì)是對(duì)末端循環(huán)泵進(jìn)行變頻控制，在其末端最不利環(huán)路設(shè)置壓差傳感器。平時(shí)集分水器壓差旁通閥門(mén)完全關(guān)閉。末端循環(huán)泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)和地源熱泵機(jī)組對(duì)應(yīng)?？刂葡到y(tǒng)pid調(diào)節(jié)末端循環(huán)泵頻率，使最遠(yuǎn)端的風(fēng)機(jī)盤(pán)管或空調(diào)箱的供回水壓差達(dá)到設(shè)定值。

　　集分水器壓差旁通閥僅當(dāng)變頻泵處于最低頻率(30hz)，集分水器壓差依然大于設(shè)定壓差時(shí)，才開(kāi)起旁通調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)集分水器壓差于設(shè)定壓差。由于水泵的能耗要占到機(jī)房全年總能耗的30%-40%，因此末端循環(huán)泵由定流量轉(zhuǎn)變?yōu)樽兞髁靠刂坪螅沙浞止?jié)省循環(huán)泵的運(yùn)行費(fèi)用和電力的消耗。水泵變頻技術(shù)，對(duì)于我國(guó)目前的能源緊缺狀態(tài)，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

　　(5)做好設(shè)備及管道的保溫。做好設(shè)備及管道的保溫，以減少能量的過(guò)多耗費(fèi)?？照{(diào)設(shè)備和管道的保溫，對(duì)于節(jié)省能量消耗、降低運(yùn)行費(fèi)用也是相當(dāng)重要的。如果保溫效果不好或在維修后保溫層修復(fù)不好，不但過(guò)多地消耗冷量，也會(huì)由于所供冷水溫度的過(guò)大溫升致空調(diào)系統(tǒng)在對(duì)空氣的出來(lái)過(guò)程中因無(wú)法保證其機(jī)械露點(diǎn)而使空調(diào)房相對(duì)濕度超標(biāo)。

　　(6)定期對(duì)空調(diào)系統(tǒng)水質(zhì)處理。水污垢、腐蝕及青苔對(duì)制冷系統(tǒng)影響極大，也是空調(diào)耗能高的重要原因。大氣中的塵埃、水分、細(xì)菌等不斷地由冷卻塔進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)中，冷凍系統(tǒng)雖較為密閉，但水中溶解氧氣對(duì)冷凍管材也會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用，日積月累，空調(diào)設(shè)備將產(chǎn)生污垢、銹蝕等，是管道堵塞、制冷量下降、浪費(fèi)電能。根據(jù)理論統(tǒng)計(jì)，冷凝管的污垢每增加0.1mm，熱交換效率就降低30%，耗電量則增加5~8%。

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