水源热泵开式系统与闭式系统比较

开式系统:
水源方案设计
水源水由图书馆周围的景观湖提供。

水源需要做局部的加深处理，需要处理的水面面积在4650平方左右就可以了！为了提高安全系数，建议做加深处理的湖面积在5000平方左右，水深为5米。

水源取水系统由取水头部、引水管、泵房、水泵、供水管、水处理装置、回水管和排水口组成。

取水头部由U-PVC贴砾滤水管制成，贴砾层空隙小于0.5mm，可以过滤水中泥沙。

取水头部安装于湖面加深部分一侧底部，挖深至水面以下4．5m，湖底用混凝土进行硬化处理，作为取水头部基座。

滤水管固定于基座的支架上，取水头部再用20-40目尼龙栅网包裹，以阻挡水草、树叶等较大尺寸的污物。

根据湖水的水质，需要达到Ⅲ类水的标准，其中水的矿化度及酸碱度必须符合水源热泵供水要求。

由于甲方是从湖水中取水，在除砂及消除杂物方面，用了旋流除沙器一台就可以达到要求。

由于是直接抽取湖水，水在管道里如果不经过预前处理，会出现腐蚀，结垢，微生物增多等问题，因此在进入水泵之前，需要对离湖水进行防垢、防腐、杀菌、灭藻、超净过滤，因此选用全程综合水处理器对湖水进行处理。

这样经过两级水的处理，基本可以满足机组对水的要求。

在这个防结垢、防腐、杀菌、灭藻、超净过滤、控制水质等综合功能的一系列的过程中，都只是物理上的反应，没有利用任何的化学药品去改变水的质，因此，这个过滤系统不但可以保证机组的良好运行状态，而且可以对湖水进一步的净化，而不会对水体造成污染。

根据该项目的地理位置，机房设计的位置离水源比较近，不需要对送水管道做保温处理！
由于本系统的冷却水是利用学校园区内的景观湖水来做冷却源，它是一个开式的系统，受气候影响比较大，如果遇到2007-2008年这样50年一遇的寒冬就会出现比较严重的问题，由于连续的长时间低温天气，湖水的温度无法得到及时的恢复，取水口的水温基本保持在4-5度左右，这样的水源水温是无法满足系统的设计要求，因此会带来主机无法开机运行的情形出现（因为目前的中央空调主机对进水的最低温度设计在6—7度之间），这样就会引起无法供暖，如果使用电辅助或者其他能源来补充的前提下，当然可以解决这问题，这样的话减弱了设计水源热泵为了节能减排的意义和价值。

另外由于湖水面积比较大，可实际使用的湖水面积比较小，并且和运河连通，因此湖水中的含藻量是比较高的，包括含沙量，虽然在系统中设计安装了流除沙旋器和除藻设备，但是无法解决大面积湖水的藻类，因为目前市场上的水处理设备基本上是解决循环水系统内的水质，因此无法真正解决本工程水质的净化；这样的水源水进入设备的热交换器后，长时间运行下还是会出现结垢和水藻在过度期大量繁殖等现象，这样的后果就是需要经常对冷凝器和蒸发器进行酸洗或化学处理，这不仅仅带来了系统维护的成本的增加还损害了设备的使用寿命，也对水源造成一定的污染。

闭式系统
由于开式系统地表水源热泵存在比较大的缺点，因此根据本工程的特点结合我公司的工程经验，我公司建议设计湖底布热交换盘管的设计方案！如果实施这方案，不但可以解决遇到寒冬水体水温过低无法采暖的问题，同时也解决了系统需要防结垢、防腐、杀菌、灭藻、超净过滤、控制水质等问题。

另外由于冷却水是在一个密闭的管道系统内作循环，介质是纯净的乙二醇水溶液，没有细沙及其他悬浮物，对整个管道系统的所有辅助设备都起到很好的保护和延长使用时间的作用，从而节约了维护成本。

冷却泵也不需要采用潜水泵，直接放置在空调机房内，也为今后的维护带来很大的方便。

在此我们详细介绍一下湖底布管的设计思路和方法：
1 根据地源热泵工程规范，采用DN32的PE100材料管来作湖底的热交换器，额定承压为1．6MKP，导热系数0．42W/（M．K），管道内使用15-20%的乙二醇水溶液作防冻处理，这样即使是在0℃的湖水中也可以保证系统的热交换，从而从根本上保证系统的安全运行；由于散热器是一个封闭的热交换系统，管道内的介质不和湖水直接接触，因此不需要
进行防结垢、防腐、杀菌、灭藻、超净过滤、控制水质等处理过程，节约了日常的维护费用和延长了设备的使用寿命。

2 热交换器长度的确定
由于采用了封闭式的热交换器，根据工程的即时排热量计算
Q′1= Q1×(1+1/ COP1)=3018 KW
根据美国制冷协会的技术要求，最常用的盘管的长度和冷负荷的比值是300ft/ten,合26M/KW，更为具体的是当水体温度是26．67 ℃，主机的输出水温是31．11℃的情形下盘管的长度和冷负荷的比值是300ft/ten，合38．5W/M；在主机输出为33．89℃时为200 ft/ten，合57．6W/M；在本工程的设计中，根据我公司的工程实践经验，在主机的标准工况输出35℃，水体温度为28度的情形下取比值为42W/M就完全可以满足设计要求！
根据上列数据可以得出，散热器的长度为72000米，实际施工按73000米来设计安装。

3 热交换器的设计
根据地源热泵工程规范和美国制冷协会的技术要求，散热器内介质的最佳流速在
0．6-1．2M/S之间；本工程为了减少布管面积，节约湖底开挖成本同时保证工程安全，取0．9-1．0M/S；
经过计算本工程需要283条258米长的散热管才能达到设计要求，散热管的具体工艺设计及详细布置见设计图；
本系统在设计过程中考虑了湖底布散热器需要加深的面积，结合工程量和换热效果综合考虑，初步计算需要6000平方左右的面积需要做加深处理，但是加深的深度不需要达到开式水源热泵系统的要求，在3．5米左右就可以满足工程要求。

闭式系统采用的是和地埋管一样的材料, 由于水的导热率要远远好于土壤,既然所采用的材料都能满足地埋管系统的要求,那满足闭式水源热泵的换热要求就完全没有问题.
从投资成本来说, 开式系统需要增加水处理设备和热交换设备,并且对加深的水体要求到达4.5米以上,开挖土的工程量比较大.闭式系统多了湖低布管的材料,但是少了水处理设备和热交换器,湖低的开挖深度到3.5米就可以。