本文介绍了一个抛管式湖水源热泵项目,重点分析了抛管式湖水换热器的设计,目前该系统已运行了一个夏季,系统运行稳定,节能优势明显。
南京工程学院图书信息中心抛管式水源热泵系统设计
马宏权 张建忠 茅伟东杨生
（1.南京丰盛能源环境科技发展有限公司 南京 210012
2.南京市建筑设计研究院 南京 210012）
摘要:本文介绍了一个抛管式湖水源热泵项目，重点分析了抛管式湖水换热器的设计，目前该系统已运行了一个夏季，系统运行稳定，节能优势明显。 关键词：湖水源热泵 抛管式湖水换热器 运行效果
1
2
1
1
南京工程学院新校区位于南京市江宁大学城，其图书信息中心为该校区建设的标志性建筑。图书信息中心地上5层，主要用途为图书馆阅览室、书库、教室及办公用房，总建筑面积为38470平方米，地上总高22.72米。图书信息中心夏季设计冷负荷为6323KW，冬季设计热负荷为3694KW。图书馆信息中心被天印湖包围，为了充分利用得天独厚的可再生能源，项目采用抛管式湖水源热泵空调系统。
能w源中国t节
2 设计工况
能
1 工程概况
建
筑
1
网
本文介绍了一个抛管式湖水源热泵项目,重点分析了抛管式湖水换热器的设计,目前该系统已运行了一个夏季,系统运行稳定,节能优势明显。
图1 南京地区日平均温度与湖水温度的关系
南京地区为夏热冬冷地区，其冬季最低水温在6℃以上，比室外气温稳定，采用水源热泵系统较为适宜。
该项目利用天印湖水作为空调系统的热源/热汇，为了不影响湖水生物环境，项目选择了抛管式湖水换热器方案，该方案用湖水换热器去间接换热，避免湖水直接进机组造成水质的污染，而且系统省去了水处理设施。
本项目中湖水面积较为宽阔，湖水换热器采用了U型盘管式。与螺旋形盘管
总设计长度减少，初投资降低。为此本公司对U型盘管与螺旋形盘管的换热效果进行了对比实验。另外U型盘管弯头较少，阻力也相对减小、水泵能耗减少，这也使U形盘管方案最终得以确定。
能ww源w.世ch界in—ag—b.中ne国t节
好的换热要求；
6）湖水侧防冻结措施的可靠性；
每个大系统（单元）分为6个小系统（单元），每个
2
湖水换热器的设计、施工、与维护是本项目中的关键点，设计中要点如下： 1）湖水换热器设计应能满足在各种工况下高效运行，湖水盘管内流体流速大到保持最小的输送功率，小到足够使管道内保持紊流状态，且保持足够的与湖水良
2）在设计之前，需要计算湖水换热器在各种工况下的换热量，以确定设定工况； 3）由于湖水换热器的长度较长，盘管的水力平衡是设计中的一个重点； 4）湖水换热器冬季工况的稳定性与可靠性，辅助加热的必要性； 5）自动控制系统连锁的完整性、可靠性与湖水盘管的可调节性；
7）湖水换热器的排热与取热对湖水的环境的影响； 8）湖水盘管的施工与维护方案是本项目的难点，安全难度系数大，在施工之前需要做了详细的施工方案。
经过大量的实验与专家论证，最终确定了湖水换
热器的设计。整个湖水换热器分为6个大系统（单元），
小系统分为22个单独的PE管闭式回路；即整湖水侧分
为792个PE管闭式循环回路.湖水换热器为DN32的PE管， 图2 湖水换热器
能
相比，由于U型盘管与水域接触面积大，单位长度盘管换热量增大，因此盘管的
建
筑
网
3 湖水换热器设计
本文介绍了一个抛管式湖水源热泵项目,重点分析了抛管式湖水换热器的设计,目前该系统已运行了一个夏季,系统运行稳定,节能优势明显。
单个回路160m，PE管共计126720m。 见右图。
4 机房设计
能ww源w.世ch界in—ag—b.中ne国t节
能
图3 水源热泵系统原理图
考虑图书信息中心的峰值负荷出现在寒暑假期，装机容量适当减小，最终取5250KW,选三台1750KW克莱门特热泵机组，水泵与机组一对一组合。每两组盘管对应一台机组，因此系统的可调性强。考虑冬季湖水温度过低，换热器出现取热不足的情况，湖水侧串联了500KW电辅助加热设备。
5 系统控制
为了降低水泵能耗，湖水换热器侧进行变流量设计，三台湖水水泵中设一台
变频水泵；公司对系统的运行进行全年监测，并做了远程控制，监测点包括湖水温度、室外空气温度、相对湿度、湖水侧的进出水温度、负荷侧的进出水温度。
6 运行效果
湖水源热泵系统于2008年6月开始调试运行，下图是远程监测的9月5号的运
行数据，有两台机组开启，湖水侧进出水温较为稳定。
3
建
筑
网
本文介绍了一个抛管式湖水源热泵项目,重点分析了抛管式湖水换热器的设计,目前该系统已运行了一个夏季,系统运行稳定,节能优势明显。
能ww源w.c 图4 9月1日～9月25日运行数据（13、14、15日主机未开）
图5 9月5日运行数据
由图可见，湖水侧的工况较为理想，9月5日湖水侧进出水温度为27.3/29.2℃；经
过计算，机组在该工况下比标准工况的要高，热泵能效比达到5.05，系统节能优势明显。
7 结束语
本项目系统是国内迄今为止最大的抛管型闭式湖水源热泵系统。其中湖水换
4
本文介绍了一个抛管式湖水源热泵项目,重点分析了抛管式湖水换热器的设计,目前该系统已运行了一个夏季,系统运行稳定,节能优势明显。
热器的设计、施工、维护都存在着前所未有的难度，在设计施工中，我们通过实验、专家论证等方式解决了每一个新问题，保证了项目在规定工期内顺利地完工。目前，系统已经运行一个夏季，效果良好，节能优势明显。
的装机容量可适当减小，在实际运行中，通过水泵的变频控制，减小因大流量小温差带来水泵的无谓损失，实现真正节能减排。
Nanjing Institude ff Technology
Ma Hongquan Zhang Jianzhong MaoWeidong YangSheng
（1.Nanjing FengSheng Energy& Environment Technology Development Co.ltd Nanjing Jiangsu 210012；2.Nanjing Architectural Design & Research Institute Co.ltd 210005 Nanjing
Jiangsu 210005）
能ww源w.世ch界in—ag—b.中ne国t节