在地源熱泵系統(tǒng)中，江南的地下水溫度通常是18～20℃，與冷卻塔夏季回水溫度30～32℃相比，冷卻回水溫度降低約12℃，按冷凝溫度下降1℃，空調(diào)主機(jī)效率可提高3%，地下水冷卻可提高空調(diào)機(jī)組效率約36%，節(jié)能效率很可觀！這只是我們樂(lè)意見(jiàn)到的一個(gè)方面。

在一些實(shí)際投入運(yùn)行的地源熱泵系統(tǒng)中，我們見(jiàn)到了不能回避的另一面；江西南昌某五星酒店，設(shè)計(jì)采用了三臺(tái)350RT麥克維爾螺桿式水冷冷熱水機(jī)組。其中2臺(tái)為3工況：供冷供熱、蓄冰、熱水回收。1臺(tái)2工況：供冷供熱、熱水回收。是把地源熱泵、蓄冰和熱回收三種空調(diào)節(jié)能技術(shù)同時(shí)運(yùn)用到同一臺(tái)主機(jī)中，無(wú)疑是節(jié)能設(shè)計(jì)上的超前大膽之作。在系統(tǒng)實(shí)際投入運(yùn)行幾個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)機(jī)組每運(yùn)行10～15天會(huì)出現(xiàn)高壓報(bào)警，此時(shí)排氣壓力＞1900KPa！必須拆開(kāi)冷凝器端蓋通炮，拆開(kāi)端蓋后發(fā)現(xiàn)冷凝器銅管內(nèi)粘滿黃泥漿！見(jiàn)（圖片1, 2）嚴(yán)重影響到空調(diào)機(jī)組的制冷制熱能效。每10～15天只能拆端蓋人工捅刷清洗。洗刷后主機(jī)排氣壓力下降到1100KPa，電流回落到額定值，主機(jī)恢復(fù)到額定工況。更為嚴(yán)重的是三臺(tái)主機(jī)中有2臺(tái)蒸發(fā)器或冷凝器銅管先后發(fā)生破裂，泥污水進(jìn)入制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，造成嚴(yán)重事故！

圖片1

這樣的系統(tǒng)不僅沒(méi)有收獲節(jié)能效益，反而使運(yùn)行管理十分麻煩勞累！我們還考察了南昌某報(bào)社兩臺(tái)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，存在相似情況：7～10天必須拆開(kāi)端蓋通炮一次，否則高壓報(bào)警！查看一層大堂空調(diào)柜水系統(tǒng)，污泥堵塞也十分嚴(yán)重！經(jīng)約10分鐘反沖排污，空調(diào)柜恢復(fù)了正常供冷。而且這些地源熱泵的地下水直接冷卻系統(tǒng)是無(wú)法用化學(xué)水處理方法解決連續(xù)大量的泥漿水的。能不能用海綿球自動(dòng)清洗？如何使用海綿球自動(dòng)清洗系統(tǒng)？還要解決哪些問(wèn)題？我們作了初步的嘗試和探索，已成功解決了一些特殊問(wèn)題。并愿提供給同行共同探討和分析，以便完善地源熱泵技術(shù)的設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行管理，使地源熱泵這個(gè)可再生能源技術(shù)能更科學(xué)、更專業(yè)、更聽(tīng)話地造福于人類。

    1.地源熱泵系統(tǒng)水側(cè)的排氣問(wèn)題十分重要！

一般水系統(tǒng)中有上下彎的部位，應(yīng)在高點(diǎn)加裝自動(dòng)排氣閥，是為了減少氣堵的常見(jiàn)措施。而這平常的規(guī)則卻經(jīng)常在設(shè)計(jì)或施工中被忽略了！這種“忽略”在地源熱泵水系統(tǒng)中有極大的破壞性！

前面提到的地源熱泵空調(diào)機(jī)組有雙工況和三工況，這種機(jī)組的制冷制熱轉(zhuǎn)換不是用四通閥對(duì)制冷劑回路內(nèi)部轉(zhuǎn)換，而是通過(guò)手動(dòng)或電動(dòng)閥在水側(cè)進(jìn)行外部轉(zhuǎn)換。機(jī)房里有冷水管、 熱水管、乙二醇水管、熱回收水管和地溫水管縱橫交錯(cuò)，每年冬季供熱、夏季供冷，蒸發(fā)器和冷凝器要交換位置，以致機(jī)房水管有數(shù)十處交叉上下彎，查地溫冷卻水的一個(gè)機(jī)組冷卻回路串聯(lián)了7個(gè)交叉上下彎，其中進(jìn)冷凝器之前有4個(gè)上下彎，出冷凝器到回灌井前有3個(gè)上下彎（見(jiàn)圖3）。而原設(shè)計(jì)和安裝共裝了幾個(gè)排氣閥。大部分上下存氣彎部位未裝排氣閥！使冷凝器內(nèi)上部約有4(1)的銅管長(zhǎng)期沒(méi)有水浸泡或者流過(guò)，這部分銅管近似“干燒”。減少了冷卻水流量，減少了冷凝器銅管的有效換熱面積，是導(dǎo)致冷凝溫度上升，排氣壓力上升，整機(jī)效率下降的重要原因！我們?cè)谄渲?個(gè)主機(jī)的冷卻水回路加裝了自動(dòng)排氣閥，確認(rèn)上下彎部位存有較多空氣，有的排氣時(shí)間很長(zhǎng)！排氣完成后空調(diào)機(jī)組工作恢復(fù)正常，冷凝器自動(dòng)清洗系統(tǒng)的海綿球送回球恢復(fù)正常。

    2.地下渾濁粘稠泥水的過(guò)濾不宜“省略”！

長(zhǎng)江中下游的地下水中含有較多的粘稠黃泥漿，這些含黃泥的水如果不經(jīng)沉淀或者過(guò)濾，直接進(jìn)入蒸發(fā)器、冷凝器，很容易粘附在銅管內(nèi)壁，在銅管內(nèi)形成泥漿層，增加了熱阻，降低了換熱效率。隨著泥漿層逐漸積厚，銅管內(nèi)過(guò)水截面逐漸減小，直至部分銅管被粘泥完全堵塞或者半堵塞。此狀況下，冷凝溫度迅速上升！排氣壓力迅速上升！整機(jī)電流相應(yīng)上升！效率相應(yīng)下降！如果這種現(xiàn)象是處于蒸發(fā)吸熱工況，隨時(shí)可能導(dǎo)致蒸發(fā)器結(jié)冰而脹破銅管的嚴(yán)重事故！

泥漿水的粘度增大，也會(huì)增加海綿球送回球的阻力，海綿球容易被粘在銅管中或冷卻出水管彎頭處，并且不能完全回球，導(dǎo)致自動(dòng)清洗不能有效完成。該地溫冷卻系統(tǒng)，本來(lái)安裝了1臺(tái)排污過(guò)濾器，但因過(guò)濾器水阻較大，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后水壓變低，流量減小，干脆把過(guò)濾器旁路不用！而獲得略大的流量和壓力。實(shí)際是地下水供水壓力偏低，過(guò)濾器的選型直徑偏小，水阻偏大，才是導(dǎo)致冷卻水流量偏小、壓力偏低的根本原因。安裝方和用戶卻選擇了不用過(guò)濾器這個(gè)顧此失彼舍本求末的方案！導(dǎo)致了一系列的嚴(yán)重后果！

地源熱泵系統(tǒng)中的地下水有大量粘稠黃泥，過(guò)濾不能“省略”！

    3.地溫水直接作冷卻（蒸發(fā)）水的流量、壓力，對(duì)海綿球自動(dòng)清洗送回球動(dòng)能的影響。

地源熱泵的冷卻（蒸發(fā)）水一般設(shè)定工況是大溫差，小流量。其流量約為冷卻塔冷卻設(shè)計(jì)流量的三分之一～一半，進(jìn)出水溫差是冷卻塔冷卻設(shè)計(jì)溫差的2倍，約8℃～10℃，這是已知工況。地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的深井泵流量揚(yáng)程選型是按已知工況選定的。而實(shí)際投入運(yùn)行的情況是很復(fù)雜的，不可預(yù)見(jiàn)的因素比較多，影響了終經(jīng)過(guò)冷凝器（蒸發(fā)器）的水流量和壓力，與設(shè)計(jì)參數(shù)偏離很遠(yuǎn)。主要呈現(xiàn)流量變小，壓力偏低，不能滿足設(shè)計(jì)工況和運(yùn)行要求。分析情況如下：

    3.1 地下水的供水量不穩(wěn)定。某酒店原設(shè)計(jì)三臺(tái)350RT地源熱泵螺桿機(jī)共用9個(gè)地下供水、回灌井。每個(gè)井設(shè)計(jì)供水量100m³/H，并采用1井供水2井回灌，即3供6回灌的方式。開(kāi)始運(yùn)行時(shí)地下水供水量與設(shè)計(jì)量比較接近。但運(yùn)行了幾個(gè)月后再測(cè)流量，發(fā)生了很大的變化：9個(gè)井中有2個(gè)井長(zhǎng)期不能供水被封閉，剩下7個(gè)井中有4個(gè)井已不能連續(xù)供水。即開(kāi)泵時(shí)有水，量也不小，但開(kāi)泵大約5～10分鐘沒(méi)水了。只有3個(gè)井可以連續(xù)供水，供水量的差異也很大，此時(shí)已完全不能按原設(shè)計(jì)一機(jī)一井一泵對(duì)應(yīng)控制供水冷卻或蒸發(fā)。

3.2原設(shè)計(jì)地下水泵的流量、揚(yáng)程，與后來(lái)實(shí)際運(yùn)行工況有差異：該系統(tǒng)原設(shè)計(jì)水泵流量100m³/h，揚(yáng)程35m。當(dāng)時(shí)設(shè)定工況揚(yáng)程是考慮從地下-15～-20m深的地下水位，抽到負(fù)一層機(jī)房，經(jīng)冷卻（蒸發(fā)）后仍回灌到-15～-20m深的地下水位。原設(shè)計(jì)只需考慮所有管路、管件和冷凝（蒸發(fā)）器的水阻形成的壓降，凈揚(yáng)程=0m。而運(yùn)行后因?yàn)橛械幕毓嗑荒馨丛O(shè)定量回灌水而產(chǎn)生外溢！為了避免外溢，安裝方和用戶把原定回灌水改為直接排到市政排水管。這等于系統(tǒng)被提高了15m凈揚(yáng)程！原設(shè)計(jì)水泵揚(yáng)程并沒(méi)有考慮這個(gè)增加的15m凈揚(yáng)程。工作點(diǎn)從原設(shè)計(jì)流量揚(yáng)程曲線的中間點(diǎn)滑到揚(yáng)程高流量小的上限點(diǎn)。（見(jiàn)流量揚(yáng)程曲線圖4），冷卻水流量與設(shè)計(jì)點(diǎn)相比，大幅下跌。經(jīng)測(cè)試：在負(fù)一層機(jī)房的集水器直接排水，即減去后面的管路和冷凝器等設(shè)備的水阻壓降，流量計(jì)顯示流量接近設(shè)計(jì)流量；而關(guān)斷排水，加上后面負(fù)荷后，即經(jīng)過(guò)冷凝器從市政管排出，流量減少約1/3，說(shuō)明此時(shí)地下泵已工作在流量揚(yáng)程曲線的揚(yáng)程上限流量小點(diǎn)。考慮恢復(fù)過(guò)濾器工作可能會(huì)增加水阻0.3～0.6kg/cm²,我們?cè)O(shè)計(jì)增加了3臺(tái)加壓泵，管道泵揚(yáng)程H=19m，流量=90m³/h，功率P=7.5kw。（見(jiàn)圖5）串聯(lián)在集水器與冷凝器之間。流量和壓力滿足了冷凝器的冷卻需求，也改善了海綿球自動(dòng)清洗中送回球必須的動(dòng)能（水流速度）。

                 圖5

3.3 大量取用地下水能源而不回灌，弊端很多、很大！應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范回灌，并周期調(diào)換供水井和回灌井的功能。                      

我們查閱過(guò)一些關(guān)于地源熱泵的相關(guān)資料，地下水回灌難是共同的問(wèn)題。所以打井要考慮 1井供水2井回灌的比例。套用這個(gè)原則，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇了3供6回灌的方案，但還是出現(xiàn)回灌外溢。為了避免外溢的麻煩，于是干脆直排市政水管！這無(wú)異于竭澤而漁！我們分析：地下水的回灌，不僅關(guān)系到地下水紋是否平衡，地質(zhì)沉降變化的問(wèn)題，而且某地區(qū)局部地下水只抽出不回灌，當(dāng)然會(huì)越抽越少，這是我們每測(cè)一次，都發(fā)現(xiàn)供水量在遞減的原因！我們還建議使用地下水，應(yīng)周期調(diào)換供水井和回灌井的功能，這樣可以減少只回灌而不供水的那部分井因積淤而堵塞毛細(xì)管，導(dǎo)致既抽不出水來(lái)，也滲不進(jìn)連續(xù)大量的回灌水。所以我們認(rèn)為，即使2個(gè)回灌井也不能完整滲進(jìn)1個(gè)供水井的回灌水量，也不應(yīng)放棄回灌而改為直排！而應(yīng)該適當(dāng)再加大回灌井的面積容積，增加回灌井的毛細(xì)管過(guò)水截面和滲水能力，定期調(diào)換供水井和回灌井功能，以疏通回灌井內(nèi)毛細(xì)管，達(dá)到供水、回灌水的平衡。才是保證地下水熱源循環(huán)使用、使用，更科學(xué)、更長(zhǎng)久、更理性的方法。

    3.4合理掌握地下水流量和壓力，既保證蒸發(fā)器、冷凝器的節(jié)能，也提供了海綿球自動(dòng)清洗所必須的動(dòng)能（水流速度）。

因?yàn)榈叵鹿┧康牟▌?dòng)性，地源熱泵冷卻（蒸發(fā)）水回路及供回水工況的復(fù)雜性，供給冷凝器或者蒸發(fā)器的流量、壓力是多變的。所以盡管地源熱泵水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況為大溫差、小流量，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試，我們建議地下水泵及其系統(tǒng)的流量揚(yáng)程應(yīng)比理論數(shù)據(jù)大10～20%，這樣使用會(huì)更保險(xiǎn)些。例如：地下水在進(jìn)入冷凝器蒸發(fā)器之前的水壓≥1.5kg/cm²,冷凝器蒸發(fā)器進(jìn)出水壓差≥1kg/cm²,經(jīng)過(guò)冷凝器蒸發(fā)器的水流量≥0.38m³/h/RT，這樣即使地下水系統(tǒng)如前所述發(fā)生一些波動(dòng)減少流量時(shí)，空調(diào)冷凝器、蒸發(fā)器和海綿球自動(dòng)清洗系統(tǒng)還能維持運(yùn)行。

    4. 二次回路（冷熱水回路）及末端設(shè)備的水處理問(wèn)題：

該地源熱泵系統(tǒng)的地下水不是固定作用于冷凝器或蒸發(fā)器，而是夏季制冷時(shí)，它提供給冷凝器冷卻水；冬季采暖時(shí)，它提供給蒸發(fā)器作吸熱水。本案地源熱泵主機(jī)不是用四通閥對(duì)制冷劑系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，而是在水側(cè)管路用手動(dòng)或者電動(dòng)閥轉(zhuǎn)換，而末端供冷供熱共1個(gè)水回路。所以在冷熱水轉(zhuǎn)換的過(guò)程中同時(shí)把地下水中的粘稠泥污一并帶入了末端冷熱水系統(tǒng)，因?yàn)檫@種轉(zhuǎn)換每年都有二次，帶進(jìn)泥污不斷增加，改變了末端系統(tǒng)的導(dǎo)熱參數(shù)，嚴(yán)重時(shí)可直接堵塞風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)柜的分液頭或溫控電動(dòng)閥，使空調(diào)機(jī)因冷熱水阻斷而不制冷或不供熱。南昌某報(bào)社一層大堂空調(diào)柜不制冷。經(jīng)查水系統(tǒng)堵塞，經(jīng)約10分鐘反沖，沖出大量黑色泥污等物，反沖水清澈后再開(kāi)空調(diào)機(jī)，供冷恢復(fù)正常?？梢?jiàn)冬夏季轉(zhuǎn)換時(shí)所帶入二次水系統(tǒng)的泥污對(duì)末端換熱性能影響之大。這是一個(gè)閉合的冷熱水循環(huán)系統(tǒng)，如果用化學(xué)水處理方式，每年要4萬(wàn)多元化學(xué)藥物和人工費(fèi)。并放掉系統(tǒng)中數(shù)十噸水。隨后還會(huì)逐漸積淤結(jié)垢，熱阻逐漸增加，換熱效率逐漸下降，直到下次再做化學(xué)清洗處理。再放水?dāng)?shù)十噸。如果換成xy-ww三功能 物理水處理系統(tǒng)，可對(duì)二次水系統(tǒng)內(nèi)的泥污連續(xù)有效過(guò)濾；定時(shí)或定壓排污；有效紫外殺菌腔可定時(shí)定量殺滅系統(tǒng)內(nèi)的菌藻，減少菌藻對(duì)二次水系統(tǒng)的影響。特殊的電磁波除垢軟水，可以減少或除去水垢，使二次水系統(tǒng)變得清澈無(wú)菌無(wú)污垢。xy-ww物理水處理系統(tǒng)所帶來(lái)的效益：a、一年可省化學(xué)水處理工料費(fèi)4萬(wàn)多元。b、二次系統(tǒng)導(dǎo)熱系數(shù)的提高，熱損失的減小，省電≥10%，數(shù)量可算。c、二次水系統(tǒng)設(shè)備管路無(wú)化學(xué)腐蝕，使用壽命長(zhǎng)，無(wú)化學(xué)污染排放，改善環(huán)保。d、減少污堵故障，減少因此而造成的維修保養(yǎng)工料費(fèi)。

地源熱泵二次冷熱水回路的特征是：a、一年二次冷熱水交換帶入了泥污水。b、冬季水溫45℃～55℃的供熱水容易滋生菌藻，菌藻泥污

增加熱阻。c、45℃～55℃的供熱水較7℃～12℃單供冷水系統(tǒng)更容易在設(shè)備管壁上生水垢。所以這種系統(tǒng)更需要及時(shí)連續(xù)的過(guò)濾、排污、殺菌和除垢。而在這種系統(tǒng)中使用三功能物理水處理技術(shù)，是長(zhǎng)期節(jié)能減排、一勞永逸的理性工藝措施。

    5. 其他問(wèn)題

5.1冷凝器自動(dòng)清洗系統(tǒng)必須與空調(diào)主機(jī)聯(lián)鎖。

因?yàn)榭照{(diào)主機(jī)未開(kāi)機(jī)前和停機(jī)后，冷卻水處于關(guān)閉靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)候如果海綿球進(jìn)入了或者滯留在冷凝器內(nèi)或者管道中，容易被管壁泥漿粘住或裹復(fù)，導(dǎo)致無(wú)法回球，影響清洗效果。為此我們要求在主機(jī)停機(jī)2分鐘后再停水泵或關(guān)閉冷卻水電動(dòng)閥。以利關(guān)機(jī)時(shí)海綿球已發(fā)出并未回收，可以用空調(diào)主機(jī)的停機(jī)信號(hào)指令自動(dòng)清洗控制PLC立即收球，保證停機(jī)狀態(tài)海綿球都在回收器中，而不滯留在冷凝器內(nèi)或管道中。所以自動(dòng)清洗系統(tǒng)必須與空調(diào)主機(jī)聯(lián)鎖。

5.2 地下水與空調(diào)蒸發(fā)器（蓄冰工況）之間的板式熱交換器特別容易結(jié)淤污堵。而清洗起來(lái)比較麻煩，工作量大。我們建議作 一個(gè)小改造，加裝幾個(gè)手動(dòng)正反沖電動(dòng)排污閥（見(jiàn)圖7），可有效排除淤泥粘土。                     圖7

5.3多回路的潛污泵中的止回閥應(yīng)定時(shí)清洗保養(yǎng)。

在多個(gè)地下井泵的每臺(tái)泵都裝有一個(gè)止回閥。本系統(tǒng)9臺(tái)泵井，每三臺(tái)合并為一個(gè)組，通過(guò)一個(gè)流量計(jì)再進(jìn)入集水器，我們?cè)诔椴樗髁繒r(shí)看到一種反常現(xiàn)象：開(kāi)其中一組井泵時(shí)，相應(yīng)流量計(jì)顯示正流量，而未開(kāi)泵的另一組流量計(jì)有的呈顯負(fù)流量，說(shuō)明未開(kāi)泵一組的止回閥已不止回，估計(jì)是泥污等物卡住止回關(guān)閉不嚴(yán)所致？所以建議止回閥定期清洗保養(yǎng)，保持止回功能，減少不正常回水，損耗無(wú)用功，并減少水流量。

    5.4 潛污泵應(yīng)設(shè)有便于定期提升清洗保養(yǎng)的設(shè)施與制度。               

我們已知地源熱泵水系統(tǒng)因泥污，冷凝器或蒸發(fā)器、板換等在10天～15天被迫洗刷一次，才能恢復(fù)工作。而長(zhǎng)期浸泡在地下泥水中，并且所有的泥水從此經(jīng)過(guò)的潛污泵，是否遭遇黃泥的粘覆堵塞或減小流量？可想而知。所以我們建議地?zé)嵯到y(tǒng)的潛污泵井，在設(shè)計(jì)和安裝的時(shí)候，應(yīng)考慮便于升降潛污泵的設(shè)施，以利定期清洗保養(yǎng)潛污泵和止回閥?；虺霈F(xiàn)供水量減少時(shí)可及時(shí)便捷提升檢查保養(yǎng)潛污泵、止回閥。這對(duì)地下供水量的穩(wěn)定性和潛污泵等設(shè)備的使用壽命也是積極有益的。

   6、 綜上所述可以得出結(jié)論：

    6.1、地源熱泵因改變了冷卻（蒸發(fā)）源，利用地下熱能轉(zhuǎn)換可節(jié)能約36%是肯定的。

    6.2、地源熱泵水系統(tǒng)可以使用海綿球自動(dòng)清洗技術(shù)。是保證其節(jié)能效益和運(yùn)行的手段。

    6.3、地源熱泵水系統(tǒng)需要解決幾個(gè)客觀存在但可以解決的技術(shù)問(wèn)題：排氣、過(guò)濾、流量、壓力、運(yùn)行管理和維修保養(yǎng)等。

6.4、地源熱泵+海綿球自動(dòng)清洗+物理水處理=雪中送炭+如虎添翼。

6.5、地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行管理規(guī)范需要完善。大家都按規(guī)范做！