住总产业化基地办公楼地源热泵系统调试与运行

李洋

摘要：本文介绍了住总产业化基地办公楼地源热泵系统竣工后，进入试运行阶段，调试与试运行过程中发生的问题，以及对问题的分析及解决方案。

关键词：地源热泵；故障报警；系统排气；直供系统；调试过程

一、系统介绍

（一）工程概况

该工程位于北京市顺义区，该工程地上六层，地下一层，建筑面积为9364平米，建筑性质为办公楼、展厅，围护结构采用预制混凝土板装配而成。地源热泵机房设置在地下一层，夏季设计制冷量为1137.7kW，冬季设计制热量为849.8kW。主机采用两台螺杆式地源热泵机组，地源侧和使用侧分别配置两用一备水泵，末端采用卧式暗装风机盘管和新风机组。地源侧地埋管采用双U型埋管De32换热器，埋管深120米，埋管间距4米，分13路，每路20口，共计260口，水平管连接采用同程系统。

（二）设备选型

地源热泵机组工质R134a承压1.0Mpa标准制热量533.1kw，热水进出我温度：40/45℃；热水流量92.6m³/h蒸发器水侧工作压力≤1.0Mpa功率114.4kw电压380v地源水进出温度：10/5℃地源水压28.3kpa地源水流量73.2m³/h，夏季工况（COP=5.96）标准制冷量：534.8kw，冷水进出温度：12/7℃冷水压降52.1kpa冷水流量92.1m³/h蒸发器水侧工作压力≤1.0mpa功率89.8kw电压380v地源水进出温度：30/35℃地源水压降58.8kpa地源水流量：107.1m³/h；室内侧空调水循环泵流量100m³/h扬程32.5m功率15kw电压380vn=2900r/min设计工作效率72%；地源侧水系统循环泵流量120m³/h扬程34m功率18.5kw电压380vn=2900r/min设计工作效率75%；自动补水装置气压罐容积0.35m³，调节容积0.11m³，工作压力0.7mpa补水泵启泵压力0.3mpa，补水泵停泵压力0.53mpa，补水泵流量2.0m³/h，扬程38m电压380v功率：0.55kw；软化水装置处理水量4m³/h工作压力0.02-0.5MPA，电压：220v功率40w；软化水箱长×宽×高：1500×1000×1500mm，有效容积1.4m³

（三）地源热泵系统优点

（1）地源热泵系统稳定性高

由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，与室外温度相比冬暖夏凉，因此机组运行工况比较稳定，制冷、制热不受外界环境温度影响，机组运行稳定性高，故障率低。

（2）地源热泵机组效率高

地下土壤与室外温度相比冬暖夏凉，地源热泵机组能效比高，在夏季消耗1kW电能能够产生4kW的冷量，在冬季消耗1kW的电量能产生4-5kW的热量，比传统中央空调效率高30%-40%。

（3）一机多用无污染

地源热泵机组通过机房8个阀门的开启、关闭调节冷冻水和冷却水的切换，实现夏季制冷、冬季供热。地源热泵夏季将室内的热量输送到地下，冬季在将热量提取出来，不会提高空气温度。

（4）占地面积小

地源热泵不需要冷却塔、不需要制热机房，节省建筑面积，提高了建筑空间的利用率。

二、调试过程

（1）地源热泵机组在调试之前，制冷剂都“泵集”在冷凝器内，调试之前必须把压缩机排（吸）气阀门打开，还有膨胀阀与蒸发器之间的角阀打开，这样制冷剂系统形成一个完整的循环系统。开启制冷剂循环系统的角阀对操作人员素质要求很高，必须具备专业的实践经验，懂原理，否则容易冻伤。

（2）空调侧和地源侧管道、设备补水完毕，补水泵打到自动状态，循环水泵开启，继续补水，待水泵进出口压力稳定后，开启地源热泵主机。

（3）地源热泵机组通电后，发出滴滴的声音，经查看，控制器报过欠压保护，仔细查看相序保护器后，发现是错相，运用专业的知识处理，在主机配电柜里调换了其中两根电源线后，故障消除。

（4）地源热泵主机启动后，出现故障报警而停机，经查询故障有：地源侧水流量不足、高压过高。根据专业知识分析，水流量不足就会导致冷凝器释放的热量带不走，冷凝压力升高，导致高压报警，总之，水流量不足才是根本原因。结合所学的专业知识分析，地源侧水流量不足的原因有过滤器通水不畅、有杂质；管道内空气未排干净等，经排查，过滤器内有部分焊渣、麻丝等杂质，逐一清洗干净，地埋管系统比较大，导致排气比较困难，最终在地埋管的分集水器上增加了自动放气阀，水泵运行一段时间后，地源侧管道充满了水，放气阀没有空气排出。

（5）以上故障解决后，再次开启主机，主机能正常运行，很快将冷冻水温降到了7℃，主机随之缓慢停机。

（6）开机步骤是：先启动水泵，再启动主机。关机步骤是：先停止主机，再停止水泵。后来在我方的要求下，配合生产厂家的调试人员，将主机和水泵进行联动，经联动后的系统，可以做到“一键开机”，操作起来更方便。

三、运行过程

（一）“制冷模式”运行

住总产业化基地办公楼地源热泵系统工程竣工日期在7月份，只能在制冷模式下运行。

地源热泵系统调试和室内末端单机试运转后，把空调侧和地埋侧管道灌满水后，打开室内末端房间的风机盘管，开启循环水泵，同时注意末端风机盘管放气情况，待水泵进出口水压力稳定后，开启地源热泵主机，地源热泵主机运行负荷从25%-50%-75%-100%递增，直至满负荷运行，倾听压缩机运转声音，声音异常要及时关机。

地源热泵主机持续运转，运转30多分钟后，主机空调侧的回水温度达到了11℃，出水温度为7.2℃，主机运行负荷从100%-75%-50%-25%递减，直至彻底停机运行，主机在最理想的工况下运行。注意的是，必须保证地源热泵机组彻底停机后，停止水泵运行，否则，极易冻坏蒸发器内盘管。

办公楼在过渡季节要制冷，出于节能方面的考虑，由于较深的地层常年保持恒定的温度（15℃左右），我方增加了直供系统，增加两根管道，即地埋管水系统经水泵直接进入末端风机盘管，不用启动主机，就可以降低室内温度，此做法赢得了住总物业领导的好评。

（2）“制热模式”运行

经过一个夏天的制冷运行，地源热泵主机运行状态比较稳定，到11月份的时候，进行系统制热模式调试，通过切换制冷机房的8个蝶阀，蝶阀必须保证产品质量，否则将会发生“串水”现象,即冷却水和冷冻水混流。原来通过蒸发器的水切换到冷凝器，原来通过冷凝器的水切换到蒸发器，切换完毕，调换地源热泵主机运行画面，切换成制热模式，同时清洗过滤器，检查水泵、配电设置，排除问题后，开启循环水泵，待循环水泵运行稳定后，开启主机。

地源热泵主机持续运转，运转40多分钟后，主机空调侧的回水温度达到了41℃，出水温度为44.9℃，主机负荷从100%-75%-50%-25%递减，直至停机运行，主机在最理想的工况下运行。

经过一个制热季的运行，地源热泵主机运行稳定，未发生故障，运行状况比较理想。值得一提的是在过渡季节的时候运行，尽量避免主机部分负荷运行，部分负荷运行能效比比较低，所以要求运行人员，严格根据末端负荷进行变换，在室内负荷比较低的情况下，尽可能开一台地源热泵主机。

四、结论

随着建筑节能环保理念的加强，地源热泵系统的节能、运行稳定，在建筑领域的普及率越来越广，同时空调行业的能耗也越来越大，提高空调运行人员的专业水平和技能，有利于降低整个空调行业能耗。

参考文献

[1]王庆一中国建筑能耗统计和计算研究[J]《节能与环保》2007.