本期分享优秀案例浙江中广电器集团股份有限公司《山西省长治市申庄村空气源热泵采暖项目》，该项目在2022“节能杯”第七届热泵系统应用设计大赛中荣获“热泵集中供暖供暖最佳应用奖”。

项目建筑物简介

申庄村地处长治市潞城区店上镇最西端，紧邻襄垣县侯堡镇（潞安集团总部），全村共计435户，1580人，占地2.5平方公里，耕地面积3104亩。该村地下煤炭经过多年开采（目前已全部整合为晋能控股煤业集团石窟煤业有限公司），出现了数十处采空区异常存在，并在地面形成塌陷，严重影响居住安全。2014年底，为弥补资金困难，经积极争取，该项目被列入全省采煤沉陷区治理2015年行动计划。2017年7月开始施工，该项目总投资26547.7万元，总建筑面积103131.06平方米，其中住宅98638.3平方米，配套公建建筑面积4492.76平方米，共建设院落式住宅403套和单元式住宅36套，住宅共计439套以及小学、幼儿园及附属设施等。

甲方要求

满足新申庄村11万平方米供暖面积，室内温度不低于18℃。

设备配置

该项目共配置50台中广欧特斯ZGR-150ⅡAD超低温空气源热泵机组，为潞城市店上镇申庄村，440套安置房及新建小学、幼儿园等，约11万平方米，1600余人提供采暖季24小时供暖，室内温度达到国家和地方采暖要求。

设计方案

选型条件：室外环境温度：当地规范要求采暖室外计算温度为-11℃；

出水温度：采暖末端为暖气片，出水温度设定为50℃；

系统设计：

• 系统设计难点

空气源热泵是利用热泵主机将室外空气中低品位热能吸取到冷媒，压缩机消耗电能将热量品质提升，储存于室内采暖热水中。再利用水泵将热水打入系统管道按需分配到室内各个终端散热设备。

因此系统设计时，室外空气储能、主机吸热及释放能力、管道分配能力、管道内水质要求、电动配置、控制系统、水泵及其它设备防冻措施等分项需同时满足现场条件，任意一项设计施工不合理，均会导致系统无法正常工作，最终无法满足使用需求。

根据所在地及建筑情况，该项目关键点有如下几项：

1.水质处理

空气源热泵高效换热，依赖于风侧的蒸发器和水侧的冷凝器，如水侧运行的水质过硬，冷凝器表面水垢会阻碍传热，严重时会导致热量传输阻断，设备频繁高压报警，直至无法正常过运行。

因此需对冷凝器器侧水质进行处理，通常水质硬度小于0.7的情况下，可采用电子除垢仪进行处理，否则需用全自动软化水装置，对进入系统水质进行软化处理。项目所在地用水为矿物质水，硬度高，因此此次配备全自动软化水自动补水系统，具体选型见第六章设备选型。

2.节能控制

空气源热泵相对于传统热源，具有超高能效比，最高可为锅炉的8倍以上。但要实现空气源热泵同类产品运行更节能，需考虑如何减少建筑的多余能耗以及系统整体能效。根据项目使用特点，此处小区住宅楼采用铸铁暖气片。

3.化霜水处理

化霜水处理是经常被甲方、设计及施工人员忽略的一项重要内容。化霜水不经妥善处理，会出现如下情况：化霜水上翻至设备蒸发器，影响设备正常运行；化霜水造成地面土层变化，破坏表层；结冰造成人员伤害。

目前项目机组摆放位置如不进行处理，同样会发生如以上问题，因此针对该项目，对冷凝水排放进行如下处理：

a.主机在地面附近化霜水处理

主机在地面附近，主机基础必须架空，同时通过保温排水管将化霜水排至地下深水坑，排水示意图如下：

b.主机在屋顶/阳台化霜水处理

主机位于屋面，基础架空设置，通过保温排水管将化霜水排至室内，排水示意图如下：

4.系统防冻处理

与锅炉集中采暖系统一样，如长时间不用或遭遇事故停机，暴露在室外的水泵、管道可能会管道内水管结冰而裂管，导致采暖系统瘫痪。因此空气源采暖系统依然需要考虑冬季停机时的设备及管道防冻，主要措施有：水箱、备用水泵至于机房内，内置暖气防冻；室外主机循环泵由主机防冻运行控制，避免气温低时结冻；采用双回路电源（经常停电需备用临时发电机），避免长时间停电导致系统冻裂；系统（尤其是室外系统）最低点设排污阀，出现“倒几”字弯的管道，每个弯头最下方均需设置排污阀，遇到长期断电时将管道内水排净；必要时系统充注防冻液防冻。

5.设备消音处理

5.1消音

消音分为对室内设备消音和对机房主机及水泵消音。对于室内末端设备，可采用消声静压箱、消声弯头等进行设备消声，同时控制好管道流速，避免管道共振噪音。对于机房侧消音，可根据情况采用导风罩、隔音墙、消声百叶等进行消音。该项目室内采用风机盘管，普通消音即可；主机侧视距离采用导风罩或消声百叶进行消音。

5.2隔震

隔震对象主要为水泵和设备主机隔震。隔震分为对连接管道隔震和对维护结构隔震。管道隔震可通过柔性软接连接管道，该项目采用双球软接连接水泵、热泵主机；维护结构隔震是采用橡胶垫或专用减震基础将设备与承重维护结构做物理隔离，通过橡胶隔离设备震动。该项目机组摆放条件较好，仅需橡胶垫对地面隔震即可。

6.热水机组春季运行时预防柳絮堵塞

北方春季柳絮、杨絮、风沙较多，此时机组运行可能造成室外风侧蒸发器堵塞，影响进风量和传热效率，造成机组能力下降，严重会频繁高压报警直至保护停机。因此如附近飘柳絮或杨絮，需做纱窗遮挡并按期清洗。另外，如空气中含硫化物等腐蚀气体，需对设备进行专门防腐处理，发货前需提前说明；

• 采暖系统设计

1.管道系统设计

采暖系统原理图

为达到节能要求，主机循环采用定流量循环，暖气片侧采用定压循环。

为保证四周空气可顺利进入主机，主机与主机间距不小于1000mm，且四周无遮挡，保证上方冷气可随自然风扩散。

室内采用铸铁暖气片设计

3.3主机循环泵与主机联动，室内循环泵，由变频控制器控制。

系统接管平面图：

泵房基础平面图：

实际使用效果

节能

系统采用全自动运行模式，根据天气情况远程调节机组回水温度。完全打破以往的低温差供暖方式，拉大二次网供回水温差，由原来的3℃温差逐步拉大至6~7℃，用户体验感良好。根据运行数据分析空气源热泵机组在整个采暖季的平均COP值达到2.61。

环保减排

本项目使用空气源热泵做为采暖热源后、减少CO₂排放997.05t、减少SO₂排放7.25t、减少氮氧化物排放10.9t。该设计选用空气源热泵所充注的冷媒为R410A，属于环保冷媒。

用户评价

空气源热泵是当地政府多方考察后确定的供暖设备，改造后不负众望，当地政府及岛上居民对全新投入运营的供暖设备高度认可。该项目的运行，为推进清洁采暖，构建绿色环保、打造绿色低碳生态岛，提高居民幸福指数产生重要意义。