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地表水水源热泵系统应用实例分析(中)

3冷热负荷估算及水流量的可行性

根据规范，北京地区的空调室外计算参数如下：

年平均温度11.4℃

冬季空调室外计算干球温度-12℃

冬季通风室外计算干球温度-5℃

冬季空调室外计算相对湿度45%

夏季空调室外计算干球温度33.2℃

夏季通风室外计算干球温度30℃

夏季空调室外计算湿球温度26.4℃

研发基地建筑物的室内设计参数初步定为：

夏季室内设计温度为℃，室内相对湿度小于60%；

冬季室内设计温度为℃，室内相对湿度不做要求。

初步估算本工程设计冷负荷指标约为100W/m2，设计热负荷指标约为50W/m2，按照一期10万平方米计，同时使用系数定为0.9，则合计空调系统冷负荷为9000 kW，热负荷为4500 kW。假定水源热泵机组制冷工况下的C.O.P.值约为4.3，制热工况下的C.O.P.值约为2.6，则地表水在制冷工况下需带走的热量为11093 kW，在制热工况下需提供的热量为2769 kW，。

根据《研发基地简介》，废坑塘注水造水面约150亩，水深平均为3.5 m，该水体的总蓄水量为3.5 105 m3。考虑基地的夏季空调每天运行12小时，每天向水体的散热量为Q=11093 kW 12h 3600=479 106kJ。水体的温升为Q/CM=479 106/(4187 3.5 105)=0.33℃。以换热器5℃温差考虑，带走11093 kW热量所需水流量为：G=0.86 11093 1000/(1000 5)=1908 m3/h，整个水体全部循环一次约需175小时，约合7天左右。由此可见夏季水体温升很小，考虑到水体与空气和大地热交换，水体温升则更小甚至可以忽略。

而基地冬季空调要以每天运行24小时考虑，冬季每天从水体提取的热量为Q=2769 kW 24h 3600=239 106kJ。北京地处寒冷地区，地表水会结冰，结冰期冰层厚度以较为保守的100cm考虑，则水深平均降为2.5 m，该水体的总蓄水量为2.5 105 m3，水体的温降为Q/CM=239 106/(4187 2.5 105)=0.23℃。以换热器2℃温差考虑，带走2769 kW热量所需水流量为：G保暖鞋=0.86 2769 1000/(1000 2)=1191 m3/h，整个水体全部循环一次约需210小时，约合9天左右。由此可见，与夏季相比冬该材料可高效吸附CO2季水体温降更小，所需水量与水塘能够提供的有效水量相比也是较小的，考虑到水体与空气和大地的热交换，水体温降则更小甚至可以忽略。

考虑到冬季有可能出现持续低温，水量减少，导致水体温度过低座椅，水量过小的极端情况，为保证这种情况下的正常供热虽然链条在经过最小抗拉载荷作用后试样并没产生明显破坏，需考虑采用辅助热源提升热泵机组冷冻水的温度，根据该基地的实际情况，辅助热源节能设备可以考虑采自2018年10月中标该项目后用燃气锅炉的形式，以最极端的条件，即地表水已经完全不能提供热量，所有热量均由燃气锅炉提供，锅炉的供回水温差以25℃考虑，则锅炉生产的热水带走2769 kW热量所需水流量为：G=0.86 2769 1000/(1000 25)=95 m3/h。

另外，上述水流量等参数均以整个基地为一个整体来考虑，在实际建设时，为方便调节和管理，可以将相同或相似功能的单体建筑，分别建设动力站，这样水泵、锅炉、换热器等设备的金属可用的高周疲劳机大应力,以表示规格参数就会有所减小。

从上述分析可见，根据已知的条件，该研发基地采用地表水水源热泵系统是可行的。

4水源热泵系统对环境的影响

根据水源热泵系统的原理可知，地表水水源热泵空调系统对地表水的利用仅限于热量的提取和转换，并在使用过程中严格限制对地表水进行任何的化学处理，有限的处理也仅限于对其进行过滤、沉淀以及加热冷却等物理处理，地表水的成分在整个使用过程中没有发生任何变化。在严格遵循以上原则的前提下，水源热泵系统的运行也不会带来所在无水洗车区域地表水污染的问题。

在系统设计和施工合理，且地表水水源热泵系统正常使用的前提下，一般不会对环境造成负面影响。

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