地源熱泵的原理及空調的節能控制設計地源熱泵作為一種利用既可供熱又可制冷的高效節能空調系統，通過采取地源熱泵技術利用熱泵機組實現低溫位熱能向高溫位轉移，將水體和地層蓄能分別在冬、夏季作為供暖的熱源和空調的冷源。通過某工程地源熱泵型中央空調節能設計，詳細探討了該技術在中央空調節能設計措施，為同類工程設計提供參考借鑒。

　　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(工業廢水、地熱尾水等)的既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。地源熱泵技術利用熱泵機組實現低溫位熱能向高溫位轉移，將水體和地層蓄能分別在冬、夏季作為供暖的熱源和空調的冷源，即在冬季，把水體和地層中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到水體和地層中去。

　　空調按舒適性空調設計，系統形式為集中地源熱泵水冷式冷(熱)水循環系統，空調設置部位有餐廳、辦公用房、包間、門廳、走廊.本工程冷(熱)源主機集中設置于地下室地源熱泵冷(熱)水機房內，空調水系統分為高、低溫地源熱泵兩套系統，其中高溫地源熱泵系統提供餐廳(大空間區域)空調系統的冷(熱)媒源，低溫地源熱泵系統提供廚房操作間、超市、辦公用房、包間等空調系統的冷(熱)媒，空調用冷、熱媒水通過管道輸送到各個房間，空調水系統采用水泵閉式機械循環、定壓、膨脹由落地膨脹定壓機組解決，系統補水采用軟化水。

　　中央空調節能設計措施

　　自控系統設計冷(熱)源主機集中設置于地下室地源熱泵冷(熱)水機房內。由于冷水機組由空調供貨商提供的控制器單獨控制，bas采用openlink接口q9200a與冷水機組的控制計算機相聯，讀取每臺機組相關信息。系統僅對冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵及相關閥門進行監控。機組啟動后通過彩色圖形顯示各設備運行狀態、故障狀態、參數值及運行參數越限報警，通過鼠標可任意個性設定值，以達到最佳運行狀態。機組的每一點都列表匯報，參數值有趨勢顯示圖、報警顯示及匯總。bas工作站可通過系統設置的緊急停機開關量信號控制整個冷水機組緊急停機，可對各設備的運行時間進行累計。 空調的節能控制設計

　　(1)出水溫度控制設計。傳統的地源熱泵機組控制設計，均采用季節恒定出水溫度控制。夏天設定蒸發器的出水溫度為7℃，冬季設定冷凝器的出水溫度為50℃。它沒有考慮用戶的實際需求和房間的冷熱負荷與室外的環境溫度密切關聯的關系。這種控制方法過于模式化、機械化，缺乏靈活性和人性化，出現能量浪費。節能的地源熱泵機組控制設計，是根據室外溫度的變化進行出水溫度的控制。夏季地源熱泵機組的出水溫度控制：①夏季室外溫度較高時，設定地源熱泵機組的供水溫度為7℃；②夏季室外溫度較低時，設定地源熱泵機組的供水溫度為10℃；③夏季過渡季節時，設定地源熱泵機組的供水溫度為12℃供冷時，蒸發器供水溫度每上升1℃，機組節能3%節能特性顯著。冬季地源熱泵機組的出水溫度控制：①冬季室外溫度較低時，設定地源熱泵機組的供水溫度為50℃；②冬季室外溫度較高時，設定地源熱泵機組的供水溫度為45℃；③冬季過渡季節時，設定地源熱泵機組的供水溫度為40℃供熱時，冷凝器供水溫度每降低1℃，機組節能28%，節能特性顯著。

　　(2)地源熱泵機組加減載控制設計。傳統的地源熱泵機組的加減載是通過冷凍水供回水溫差和供水流量計算出系統的冷負荷，并根據實際冷負荷調整投入的機組數量。由于地源熱泵機組在調溫過程中，制冷系統的變化過程和空調系統的變化過程存在15-20分鐘的時間差，出現能源浪費。為解決因時間差導致能量浪費，節能的加減載設計是根據地源熱泵機組的運行電流進行控制。當地源熱泵機組的運行電流達到電流上限時，機組開始負荷限制：負荷限制的連續時間超過設定時間時，機組加載：當地源熱泵機組運行電流總和達到減少一臺地源熱泵機組運行電流的設定條件，且連續時間超過設定時間時，機組減載。

　　根據地源熱泵機組運行電流的加減載控制方式，可準確確定地源熱泵機組加減載時機，最大限度避免了多臺地源熱泵機組在部分負荷下運行的情況，既避免了設備的損耗和能量浪費，又節省了系統運行費用。

　　(3)加載過程中地源熱泵機組控制設計。傳統的地源熱泵機組加載是直接起動另一臺地源熱泵機組。由于已經起動的地源熱泵機組處于滿負荷狀態下，當新機組增加后，原有機組逐漸減載；一般要經過20分鐘左右，先后起動的機組才能處于平衡狀態。基于節能的節能控制設計是先將原有的地源熱泵機組通過負荷限制減載后，再起動新的地源熱泵機組，避免了地源熱泵機組加減臺數時的能量浪費。

　　(4)末端循環泵控制設計。傳統的地源熱泵機組的末端循環泵均為定流量系統：在集分水器設置旁通控制閥，當供回水壓力超過設定壓力時，打開集分水器旁通閥門，減少系統供回水壓差，保護末端系統的電動兩通閥。節能的控制設計是對末端循環泵進行變頻控制，在其末端最不利環路設置壓差傳感器。平時集分水器壓差旁通閥門完全關閉。末端循環泵的運行臺數和地源熱泵機組對應。控制系統pid調節末端循環泵頻率，使最遠端的風機盤管或空調箱的供回水壓差達到設定值。

　　集分水器壓差旁通閥僅當變頻泵處于最低頻率(30hz)，集分水器壓差依然大于設定壓差時，才開起旁通調節閥，調節集分水器壓差于設定壓差。由于水泵的能耗要占到機房全年總能耗的30%-40%，因此末端循環泵由定流量轉變為變流量控制后，可充分節省循環泵的運行費用和電力的消耗。水泵變頻技術，對于我國目前的能源緊缺狀態，具有重大的現實意義。

　　(5)做好設備及管道的保溫。做好設備及管道的保溫，以減少能量的過多耗費。空調設備和管道的保溫，對于節省能量消耗、降低運行費用也是相當重要的。如果保溫效果不好或在維修后保溫層修復不好，不但過多地消耗冷量，也會由于所供冷水溫度的過大溫升致空調系統在對空氣的出來過程中因無法保證其機械露點而使空調房相對濕度超標。

　　(6)定期對空調系統水質處理。水污垢、腐蝕及青苔對制冷系統影響極大，也是空調耗能高的重要原因。大氣中的塵埃、水分、細菌等不斷地由冷卻塔進入冷卻水系統中，冷凍系統雖較為密閉，但水中溶解氧氣對冷凍管材也會產生腐蝕作用，日積月累，空調設備將產生污垢、銹蝕等，是管道堵塞、制冷量下降、浪費電能。根據理論統計，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%。

　　祝融環境

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