劉秀梅（山東安信機(jī)械制造有限公司，山東 肥城 271619）

水源熱泵技術(shù)的設(shè)計與實(shí)施

劉秀梅
（山東安信機(jī)械制造有限公司，山東 肥城 271619）

以水源熱泵技術(shù)的實(shí)用情況，介紹了水源熱泵技術(shù)在工礦企業(yè)應(yīng)用的設(shè)計方法和注意事項。

水源熱泵；設(shè)計；實(shí)施

1　概況

梁寶寺煤礦根據(jù)所處地理位置和生產(chǎn)的特點(diǎn)，設(shè)計由原來的鍋爐取暖、空調(diào)制冷變?yōu)椴捎盟礋岜脵C(jī)組對工業(yè)場地內(nèi)的建筑物空調(diào)、采暖、浴室加熱、井筒防凍提供冷熱源。

由水源熱泵機(jī)房替代原設(shè)計中的鍋爐房，來對梁寶寺煤礦工業(yè)場區(qū)生產(chǎn)、生活區(qū)域進(jìn)行集中供暖或制冷，一是杜絕了礦物燃料燃燒產(chǎn)生的大量污染物，保護(hù)了環(huán)境；二是水源熱泵技術(shù)是一項節(jié)能技術(shù)，相對于鍋爐取暖節(jié)省大量能源。

2　采暖與空調(diào)設(shè)計

建筑物冬季室內(nèi)采暖計算溫度：辦公室、休息室、等候室、任務(wù)交待室、礦燈房等16～18℃，廠房、輔助車間等5～16℃，浴室、更衣室25℃，單身宿舍、住宅18℃，副井口處空氣混合溫度2℃以上。在行政辦公樓、區(qū)隊辦公樓、浴室更衣室、礦燈房聯(lián)合建筑、食堂多功能廳聯(lián)合建筑等設(shè)置中央空調(diào)系統(tǒng)，建筑物內(nèi)采暖設(shè)備主要為風(fēng)機(jī)盤管及新風(fēng)機(jī)組等。在大型工業(yè)廠房、輔助車間等可采用低溫水暖風(fēng)機(jī)混合采暖方式，工作時間保證室內(nèi)采暖空調(diào)計算溫度，非工作時間保證5～10℃設(shè)備防凍結(jié)溫度。冷、熱媒均由水源熱泵機(jī)房供給?？照{(diào)采暖系統(tǒng)的補(bǔ)水定壓采用落地式膨脹水箱，該套設(shè)備設(shè)置于工業(yè)場地水源熱泵機(jī)房內(nèi)。

夏季空調(diào)系統(tǒng)冷凍水供水溫度為7℃，冷凍水回水溫度為12℃；冬季空調(diào)供水溫度為45℃，回水溫度為40℃。建筑物空調(diào)室內(nèi)計算溫度: 夏季26℃；冬季浴室更衣室為25℃，其余建筑物為16-18℃。

3　供熱設(shè)計

工業(yè)場地浴室內(nèi)浴池用水淋浴用水由水源熱泵機(jī)房供給。每班提供熱水量：淋浴60m3；池浴50m3；自來水溫度以10℃計，加熱后水溫以40℃計，經(jīng)計算需熱負(fù)荷：1570kW。

4　井筒防凍及加熱設(shè)計

4.1設(shè)計參數(shù)

副井井口初期入風(fēng)量135m3/s，副井井口后期入風(fēng)量155m3/s，室外歷年極端溫度平均值-13.1℃，加熱后空氣溫度20℃，井口處空氣混合溫度2℃以上

4.2井口防凍耗熱量

初期2641.55kW，后期3032.90 kW。根據(jù)礦井進(jìn)風(fēng)量實(shí)際情況，綜合考慮到一定的富裕系數(shù)、運(yùn)行穩(wěn)定性，以及井筒防凍的特殊要求，副井井口初期取LCPA2225R型空氣處理機(jī)組6臺，分別布置在井口兩側(cè)的空氣加熱室內(nèi)，并在出入口設(shè)空氣幕。

5　水源設(shè)熱泵機(jī)房設(shè)備

5.1工業(yè)場地?zé)幔ɡ洌┴?fù)荷：

供暖熱負(fù)荷：工業(yè)場地3703kW，選煤廠979kW，合計4682kW；空調(diào)建筑物夏季冷負(fù)荷3000kW，供熱熱負(fù)荷，井筒防凍：初期2641.55kW，后期3032.90kW；浴室供熱1570kW；食堂供熱400kW。合計：采暖期最大熱負(fù)荷7942.55kW，非采暖期最大熱負(fù)荷2189kW，空調(diào)建筑物夏季冷負(fù)荷3000kW。

5.2水源熱泵機(jī)組選型

5.2.1水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)確定

結(jié)合實(shí)際用途和運(yùn)行時間的差異性，主機(jī)房聯(lián)合設(shè)置，實(shí)際運(yùn)行分為三個系統(tǒng)。系統(tǒng)1建筑物空調(diào)制冷、供暖系統(tǒng)；系統(tǒng)2 生活洗浴熱水供應(yīng)系統(tǒng)；系統(tǒng)3井筒防凍、空氣加熱系統(tǒng)。

5.2.2空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)選型

總冷負(fù)荷3000kW，總熱負(fù)荷4682kW；選用螺桿水源熱泵機(jī)組（Spring-WM-410B-1型）4臺，單臺制冷量1080kW，耗電功率184kW。夏季制冷只需3臺運(yùn)行，另外1臺停機(jī)。夏季機(jī)組制冷運(yùn)行的同時，可回收冷凝熱2500 kW，回收余熱量遠(yuǎn)大于生活熱水所需熱負(fù)荷，可以滿足夏季洗浴熱水供應(yīng)。每小時可以提供45℃熱水60t，通過優(yōu)化設(shè)計機(jī)房管路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，可以解決生活洗浴熱水的熱源供應(yīng)，節(jié)約大量能源及并減少運(yùn)行費(fèi)用。

5.3設(shè)計方案

本設(shè)計方案選用3臺Spring-WM-410B-1型和2臺Spring-WM-410B-1H型水源熱泵機(jī)組提供建筑物空調(diào)制冷、供暖以及生活洗浴熱水供應(yīng)的冷熱源，機(jī)組間可互相備用和切換；2臺Spring-WM-410B-1型螺桿水源熱泵機(jī)組提供井筒防凍空氣加熱的熱源，并在管路設(shè)計時考慮由系統(tǒng)1的水源熱泵機(jī)組提供備用保證。

5.4運(yùn)行方式

（1）冬季系統(tǒng)1的4臺Spring-WM-410B-1型熱泵機(jī)組全部工作，用于提供采暖熱源；系統(tǒng)2 的1臺Spring-WM-410B-1H型水源熱泵機(jī)組工作提供洗浴熱水。系統(tǒng)3 的1臺Spring-WM-410B-1型螺桿水源熱泵機(jī)組工作，提供井筒防凍空氣加熱的熱源。

（2）夏季系統(tǒng)1的3臺Spring-WM-410B-1型熱泵機(jī)組工作提供空調(diào)冷源，系統(tǒng)設(shè)計考慮回收利用空調(diào)冷凝余熱對洗浴生活水加熱，可以提供充足的洗浴生活熱水。

（3）春、秋等過度季節(jié)由系統(tǒng)2 的1臺Spring-WM-410B-1H型水源熱泵機(jī)組工作，可滿足提供洗浴生活熱水的要求。

5.5能耗狀況和能耗指標(biāo)

采用水源熱泵機(jī)組對工業(yè)場地內(nèi)的建筑物提供采暖、空調(diào)以及浴室加熱和井筒防凍用熱，熱源取自礦井回風(fēng)、礦井水處理站處理后的礦井排水、主副井凍結(jié)孔中蘊(yùn)藏的低溫?zé)嵩?，不需要燃燒煤來提供熱源，但水源熱泵機(jī)組需消耗電能。

在工業(yè)場地設(shè)置鍋爐房，考慮管網(wǎng)熱損失系數(shù)、熱負(fù)荷同時使用系數(shù)以及鍋爐燃煤煤種，鍋爐房總噸位定為12t/h。選用三臺DZL4-1.25-AⅡ型快裝水管蒸汽鍋爐。采暖期兩臺運(yùn)行，非采暖期一臺運(yùn)行。燃用原煤發(fā)熱量為26.1MJ/kg。

6　結(jié)束語

通過采用水源熱泵技術(shù)，保證了采暖供暖系統(tǒng)有效運(yùn)行的同時，為我國低溫?zé)崮芗夹g(shù)在煤礦中的使用提供寶貴的借鑒經(jīng)驗和參考資料，豐富和發(fā)展了我國的低溫?zé)崮芾碚摵图夹g(shù)。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.227

劉秀梅（1974-），女，主要從事專業(yè)技術(shù)工作。