天下3踏歌披霜:关于地下水空调

国外一些工业发达国家，由于大量使用空调系统，以致所耗能量约占总消耗能量的1/3(如美国、日本等国)，有的甚至达到总耗能的45%(如瑞典)。在空调方面如何节约能源、减少污染日益引起世界各国的重视。面对目前提倡的“开源节流”问题，许多国家把对太阳能、地热能、风能、潮汐能的研究和利用，提到新的日程。空调系统的能源有效利用基本上有三条途径：

(1) 回收热能，如工艺过程余热回收，空调排气的热回收以及利用热泵由低温热源或其他排热中吸收热能等；

(2) 利用一些不会引起大气污染的自然能源，如太阳能、地热能、风能、潮汐能以及利用深井水空调和地道风等；

(3) 提高设备和系统的效能，如提高冷冻机、水泵、锅炉、风机以及各种热交换装置的效率，采用最优化的运行规律和响应自动控制系统，使空调系统经济合理地利用能源。

本文就从分析地下水空调系统的特点，实际使用的效果，以及从经济效益、节能效果等方面分析地下水空调系统.

2 地下水空调系统的特点
地下水空调系统是利用低温地下水作为冷媒水，用深井泵把地下水抽人管路，经风机盘管向空调房间放出冷量后，再用回灌泵回灌到地层深处，系统如图1所示。由于地下水具有温度低、温度变化小的特点，且与人工制冷相比要经济得多.这种空调系统广泛应用于宾馆、疗养院、医院、办公楼、车间等处.根据地下水空调系统使用效果，这种空调系统具有以下特点：

(1) 耗电量：为蒸汽压缩制冷空调系统的25%——35%；

(2) 投资：为相同用途空调系统的35%——65%；

(3) 不使用特殊的工质，不污染环境；

(4) 噪音<35dB；

(5) 结构简单，使用维修方便；

(6) 作为夏季舒适性空调，可保持室内温度在25——28℃之间。

图1 地下水空调系统原理图

地下水空调系统循环工作过程，如果水量充足可以适用大范围的集中空调，对于水量和经济有限的单位或小城镇、分散的小饭店都可以应用此系统.地下水空调系统与溴化锂吸收式制冷系统、氟利昂压缩式制冷系统相比，节省了庞大的冷水机组和冷却塔等配套设备，减少占地面积等。所以地下水空调新技术逐渐得到推广。

3 地下水空调系统存在的问题及解决办法
(1) 水质问题。地下水空调系统提供的冷量来自于地下，考虑到地下水物理性质的复杂性，表现在地下水中含有各种金属元素和其他矿物质，系统运行一段时间后可能产生积垢、阻塞管路和阻塞风机盘管现象。对于水质问题可采用以下方法解决：

① 系统供、回水采用全封闭式采灌系统，并在管路上增设过滤器和除污器.

② 定期采用自来水混以化学除污剂清洗管路.

(2) 地下水水量问题.由于地下水空调系统一般供水温度在19℃，回水温度在21.6℃左右，供回水温差在2.6℃左右，相对于溴化锂吸收式制冷系统、氟利昂压缩式制冷系统供回水温度分别在7℃和12℃，供回水温差为5℃时小，这样地下水空调系统所循环的水量比溴化锂吸收式制冷系统、氟利昂压缩式制冷系统循环水量大，有可能存在水量不足的问题，也有可能某地方地下水源不足，单位时间内不能吸取所需的水量，这一问题可采用以下方法弥补：

① 采用冬灌夏用的办法以降低地下水温度，增大地下水放冷量；

② 以回水作供水用，充分发挥低温地下水冷量的潜力；

③ 设计性能更优越的风机盘管，增大地下水与回水的温差，增大放冷量。

(3) 地面下沉问题.这个问题主要是地下水采取过多，地下水量补充不足，造成地面下沉。解决这个问题，主要是采用地下水空调系统回水回灌.回灌方法有回水及时回灌；供水冬灌夏用、夏灌冬用。

4 地下水空调系统经济效益、节能效果
采用地下水空调系统，当室外温度达到35℃以上效果更为明显，一般地下水空调系统供水温度在19℃左右，回水温度在21.6℃左右.采用这种系统一般可保持房间温度在25-28℃之间，满足舒适性空调要求。

关于地下水空调系统的经济效益和节能效果，可从某一饭店采用地下水空调系统使用情况同采用氟利昂压缩式制冷空调系统比较.该大楼总共4层，采用两口直径为220mm的深井，深井深度为45m，两井相距50m，该楼2,3,4层客房采用深井水空调，深并水供水温度为19℃，相应的回水温度为21.5℃，供水流量为35.82t/h=9.95kg/s,2,3,4楼客房所有的风机盘管每小时放冷量为：

Q=m*cp*(t2-t1)=35820X4.18X(21.5-19)

=38.93X104(kJ/h)

=108(kW)

2楼餐厅的空调是以2,3,4楼客房空调回水作为供水用，所以2楼餐厅供水温度为21.5℃，经测试2楼餐厅的回水温度为24.0℃，故2楼餐厅所有的风机盘管每小时放冷量为：

Q=m*cp*(t2’-t1’)=35820X4.18x(24.0-21.5)

=35.93X104(kJ/h)

=99.8(kW)

如果系统采用氟利昂压缩式系统，采用的设备投资和耗电量与地下水空调系统比较如表1和表2所示：