图书馆空调系统

水源热泵系统设计说明书

1水源热泵中央空调系统特点

1.1简介

水源热泵中央空调系统的构思，最早是1961年由美国加州热泵公司提出的。实际上，它是以一个双管封闭的水系统连接建筑中全部水源热泵机组，从而构成一个中央空调系统。

地球表面浅层水源，如深度在1 000 m以内的地下水以及地表的河流、湖泊和海洋，吸收了大量的太阳辐射能量，从而使水源的温度稳定在一定的范围内(如湖南地区地下水温维持在15～20℃)。水源热泵机组工作原理就是采用地下水源作为蓄冷或蓄热体，在夏季将建筑物中的热量取出释放到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量；在冬季通过载热媒介从地下水源取热，提高温度后，供给建筑物室内。采暖[1]。通常水源热泵消耗1 kW 的能量，用户可以得到4 kW以上的热量或冷量，机组性能系数COP高。水源热泵系统可同时实现供暖、制冷及供应生活热水，一机多用，具有较高的设备利用率。特别是对于同时有空调供冷、暖要求以及集中供应卫生热水的建筑物，有着明显的优势。

目前，水环热泵由于有一定的节能和节约机房面积的特点，在近几年有长足的发展。水环热泵的优点是：对于内区需要供冷，外区同时需要供热的大面积建筑可以同时实现制冷和制热，有热回收功能；其次是省去了冷热源机房，节省了初投资；且可以独立安装电表，便于分户计量。水环热泵机组较传统中央空调系统节能，节能率在17%以上[1]。然而，水环热泵应用于不同类型建筑时节能率不同。对于宾馆，负荷波动比较大，使用水环热泵空调系统，节能效果最为显著，节能率为26.20%；对于办公楼，建筑物空调负荷大都集中在40%~80%之间，传统中央空调系统在此负荷率段系统能效比较高，使用水环热泵空调系统节能效果没有宾馆那样显著。对于住宅楼，节能效果居于前二者之间。

1.2水环热泵系统的组成

水环热泵空调系统由四部分组成：室内水源热泵机组(水/空气热泵机组)、水循环环路、辅助设备(冷却塔、加热设备、蓄热装置)、新风与排风系统。

1.3水源热泵的工作原理

水环热泵空调系统是指用水环路将水/空气热泵联成一个封闭的水环路。以建筑物内部余热为低位热源的热泵系统，其原理如图1所示，在制热时,以水为加热源，在制冷时以水为排热源。机组供冷运行时，水侧热交换器作为冷凝器用，风侧热交换器作蒸发器用；机组供热运行时，二者作用恰好相反，若空调房间达到设定温度时，热泵中的压缩机就停止工作，机组既不供冷也不供热。当水源热泵空调机组制冷运行的放热量大于制热运行的吸热量时，环路中水的温度上升，当超过一定值时,通过冷却塔将热量放出，反之则环路中水的温度将下降，当其低于一定值时，通常使用加热装置对循环水进行加热。只有当水源热泵空调机组制冷运行的放热量和制热运行的吸热量基本相同时，环路中的水温才能维持在一定范围，此时,既不开启冷却塔，也不启动加热装置，系统高效运行。而只有当建筑物内有大量余热且外区需要热量时，通过水环热泵空调系统将建筑物内的余热量转移到需要热量的区域，才能够收到良好的节能效果。

1.4水环热泵系统的运行优点

根据空调场所的需要，水环热泵可能按供热工况运行，也可能按供冷工况运行。夏季，

各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，将冷凝热量释放到大气中，使水温降到35℃以下。当大部分热泵机组制冷使循环水温上升并达到32℃时，部分循环水流经冷却塔。在过渡季节，当周边区的热负荷与内区的冷负荷比例适当时，排入水环路的热量与从环路中提取的热量相当，水温维持在13~15℃范围内，冷却塔和辅助加热装置停止运行。当大部分机组制热使循环水温度下降并达到13℃时，投入部分辅助加热器。在冬季可能所有的水源热泵机组都处于制热工况，从环路循环水中吸取热量，这时全部的辅助加热器全部投入运行，使循环水水温不低于13℃

①节省能源

水源热泵机组具有比风冷热泵机组高的效率，故可降低电耗。水源热泵可与用户的单独电表连接而由用户自己负担空调的电费，减低业主用电负荷，特别适合于出租办公楼及出租公寓，更能使用户养成节约能源的习惯。当整幢建筑中只有部分房间使用时，只需开启个别分区的热泵机组及循环水系统。另外可以同时供冷和供热，实现系统内部能量平衡，减少了冷却塔和加热设备的运行时间，达到节能目的。

②无需集中机房，投资较低

水源热泵系统化整为零，投资与传统的中央空调系统大致相当。但无需集中制冷机房、锅炉房、空调机房，减少了设备间的面积。所需要的风管少，降低了楼层高度。无保温的水管系统减少了材料费。热泵机组在工厂预先组装，减少了在工地的装配工作。温度自控装置亦组合于热泵机组中，无需另设控制中心或控制室。

③应用灵活

此种热泵系统适用于各式新建或改建的建筑。新建大楼可先安装水源热泵的主管及支管，热泵机组则可在装修时按用户实际需要来配置。对于改建工程，采用水源热泵系统则更为方便，它可以省去用户新建制冷机房的麻烦。

④满足用户的各种需要

用户可根据不同季节或实际需要来选择供暖或制冷，或部分供暖部分制冷，这在两管制风机盘管系统中是难以实现的。而且系统热效率不会受室外温度变化的影响。夜间或周末任何用户都可随意进行房间的供暖或供冷调节，此时由于循环水的蓄热(冷)量，往往不需运行加热或冷却系统(即能维持水温在巧一35℃范围内)。不受大楼中央空调系统关闭的限制，

或因一两户的使用而要启动整个中央空调系统，浪费能源。热泵机组选用的设备均衬有吸声材料，运转噪声较低;体积小，可隐藏在如吊顶空间内，而不占室内空间。

⑤运行维修简便

由于系统设备简单，安装方便，启动调整容易，分区设计灵活，故障非常少，不需配备熟练的工程师。即使一台热泵出故障也不会影响大楼其它用户。

⑥设计简捷

由于本系统控制装置少，风管压力低且水路配管简单，故设计周期通常只有常规空调系统之一半。这种系统的不足之处是:①在过渡季不能最大限度地利用新风;②空气净化、加湿措施略为复杂

2投资费用分析

2.1工程概述

盐城工学院(新校区)图书馆大楼。盐城工学院新校区图书馆总建筑面积约为37200平方米。其中，地上九层，建筑面积约为33600平方米；地下车库一层（人防），建筑面积约为3600平方米，其中空调面积为2.9万平方米。

主要功能布局简表