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空气源热泵系统设计指南
发布日期:2024-9-22

空气源【yuán】热泵就是【shì】利用室外空气的【de】能量,通过机械做功,使得能【néng】量从低位热源向高【gāo】位【wèi】热源【yuán】转移【yí】的制冷(制热【rè】)装【zhuāng】置。它以冷凝器放出的热量来【lái】供热【rè】,以蒸发器吸收热量来制冷。

就热力循环的过程【chéng】而【ér】言,制冷机【jī】和热泵都是基于逆卡诺【nuò】循环而实现其功能的,由于这种装置【zhì】在运【yùn】行过程中,总【zǒng】是【shì】一侧【cè】吸热,另一【yī】侧排【pái】热,所以,一台装置伴生并【bìng】兼具制冷和制【zhì】热两种【zhǒng】功能。

空气源热泵的技术措施:

1、具有【yǒu】可靠的融【róng】霜控制,融霜时间总和不应【yīng】超过运行【háng】周期时间【jiān】的20%。

2、冬季设计工【gōng】况时机组【zǔ】性能系【xì】数(COP),冷热风【fēng】机组不小于1.8,冷热水机【jī】组不【bú】应【yīng】小于2.0。

3、寒冷地区采用空气源热泵机组应注意以下事项:

1)室【shì】外【wài】计【jì】算干球温度低于-10℃的地区,应采用低温空气源【yuán】热【rè】泵机组;

2)室外温【wēn】度低于【yú】空气源热泵【bèng】平衡【héng】点【diǎn】温【wēn】度【dù】(即空气源【yuán】热【rè】泵供热量等于建筑物耗热量)时,应设置辅助热源。

4、机【jī】组【zǔ】进风口的气流速度宜控【kòng】制在【zài】1.9-22.0m/s,排气口【kǒu】的排气速度【dù】不宜小于7m/s。

5、热【rè】泵机组【zǔ】的基础高度一般【bān】应大于【yú】300mm,布置在可能有积【jī】雪的地方时【shí】,基础高度需加高。

重点公式和基本数据:

一、基本耗热量公式:Q=K×F×ΔT

其中:

Q—围护结构基本耗热量,W;

K—围护结构传热系数,W/(㎡.℃);

F—围护结构传热面积,㎡;

ΔT—室内外计算温差,℃;

用于计算门、窗、墙、地面、屋面各部分围护结构的基本耗热量

常用围护结构传热系数K(W/(㎡.℃))

二、流量计算公式:GL=0.86X∑Q/(tg-th)

其中:

GL—流量,Kg/h;

∑Q—热负荷,W;

tg—供水温度,℃;

th—回水温度,℃;

三、不同供暖末端形式的供水温度及温差

空气源热泵【bèng】出水【shuǐ】温度一般可达到45℃,温差【chà】5℃,所【suǒ】以【yǐ】,(醉)适合空气源热【rè】泵【bèng】的供暖末端形式【shì】是地暖。

低温热水地面辐射供暖设计要点:

1、低温【wēn】热水地面辐射供暖【nuǎn】系统的供、回水温度应由计算【suàn】确定,供水温度【dù】不【bú】应大于60℃。民用建筑供水温【wēn】度【dù】宜采用【yòng】35~50℃,供回水温差不宜大于10℃。

2、地表面平均温度(℃)

3、聚苯乙烯泡沫塑料板绝热层厚度(mm)

4、地面辐射【shè】供暖系统热【rè】负荷,应【yīng】按现行国家标【biāo】准JGJ142-2012《辐射供【gòng】暖供冷技【jì】术【shù】规程》的【de】有关规定进行计算。

5、计算全面地【dì】面辐【fú】射供【gòng】暖系统【tǒng】的热负【fù】荷时【shí】,室【shì】内计算【suàn】温度的【de】取值应比对流采暖系统的室内计算温度低2℃,或取【qǔ】对流【liú】采暖系【xì】统计算总热负荷【hé】的90%~99%。

6、局部地面辐射供暖系统热【rè】负荷,可按整个房【fáng】间全【quán】面辐射供暖所算得的热负荷乘以该区域面积【jī】与所在房间面【miàn】积的比值和【hé】下表中所规【guī】定附【fù】加系【xì】数确【què】定。

7、进【jìn】深大于6m的房间,宜以距外墙【qiáng】6m为界分区【qū】,分别【bié】计【jì】算热负荷和进行管线【xiàn】布置。

8、敷设加热管的建筑地面,不应计算地面的传热损失。

9、地面辐射供暖系统热负荷计算,可不考虑高度附加。

10、分户【hù】热计量的地【dì】面【miàn】辐射供暖系统的热【rè】负荷计【jì】算【suàn】,应考虑间歇供暖【nuǎn】和户间【jiān】传热等因素。

查表法确定地暖管间距:

PE-X管【guǎn】单位【wèi】地【dì】面面【miàn】积的散热量Qr和向下传热损失Qs(W/㎡)

管外径为20mm、填充层【céng】厚度为【wéi】50mm、聚苯乙烯【xī】泡沫塑料绝热层厚【hòu】度20mm、供回水温差10℃(水泥或陶【táo】瓷【cí】地面,热阻R=0.02(㎡.k/w))

PE-X管单【dān】位地面【miàn】面积的【de】散热量Qr和向下传热损失【shī】Qs(W/㎡)

管外【wài】径为20mm、填充层厚度为50mm、聚苯乙【yǐ】烯泡【pào】沫塑料绝热层厚【hòu】度【dù】20mm、供回【huí】水温差10℃(木地【dì】板地面,热阻R=0.1(㎡.k/w))

采暖方案设计估算指标:

1、在方案设计阶【jiē】段,缺乏【fá】基础数据的情况下,采暖负【fù】荷可以【yǐ】按照热指标进行估【gū】算,有【yǒu】条件【jiàn】时,应进行逐个房【fáng】间、逐项的负荷计算。

2、热指标用于单个房间,误差可能很大。

3、该表格按连续供【gòng】暖考虑,间【jiān】歇供暖热指标=连续热【rè】指标【biāo】×24/每日【rì】供暖小时数。

空气源热泵机组的容量修正:

1、空【kōng】气源热【rè】泵机组的容【róng】量,应根据空【kōng】调系统的冷、热负荷综合考虑【lǜ】后决定,一般取决于【yú】冷【lěng】、热负荷中的【de】较【jiào】大者。暖【nuǎn】通南社整理。

2、机组的制热量【liàng】,除了【le】与环【huán】境【jìng】温度有【yǒu】密切关系外,还与除【chú】霜情况有关。确定机组冬【dōng】季实【shí】际制热量Q(KW)时,应根据室外空调计算温度和【hé】融霜【shuāng】频率按下式进行修正:

Q=q×K1×K2

其中:

Q—机组实际工况下的制热量(kW);

q—产品标准工况下的【de】制【zhì】热【rè】量(标准工况:室外干球【qiú】温度7℃,湿球温度6℃)(kW);

K1—使用地区室外空调计算干球温度修正系数,按产品样本选取;

K2—机组融霜修【xiū】正【zhèng】系数,应根【gēn】据厂家提供的数据修正;当无数据时,可按每小【xiǎo】时融霜一次取0.9,两【liǎng】次取0.8。

匹数与国际单位的换算:

空调匹数【shù】(HorsePower-HP 马力)原【yuán】指【zhǐ】输入功率,即1匹【pǐ】(马力)=735W(瓦),包括压缩机、风【fēng】扇、电【diàn】机【jī】以及电控部分。因不同【tóng】品牌【pái】其【qí】具体的系【xì】统【tǒng】及【jí】电控设计的【de】差异,其输【shū】出制冷量也各不相同,故其制冷量以输出【chū】功率计算。一【yī】般来讲,1匹的制冷量大致为2000大卡,以国际单位换算应乘以1.163,故1匹制【zhì】冷量大约为2000×1.163=2326W。这里【lǐ】的W(瓦【wǎ】)即表示制冷量,是国家标准单位。

选择【zé】空气【qì】源热泵需【xū】要的是实际【jì】温度下的供热或制【zhì】冷能力,根据供热量或制【zhì】冷【lěng】量来选择机组,“匹”是一【yī】种功率【lǜ】单位,用起来是【shì】不科学的,现【xiàn】在制冷量和【hé】制热量应该以W或者KW作为计量【liàng】单【dān】位。

但现在很多人都还在用匹作为单位,这里就介绍一下其换算关系。

匹数=Q/(能效比×735)

如【rú】,计算得到所需制热量为20KW,能效系数假设【shè】为【wéi】3(与【yǔ】室外温度有【yǒu】关),则20000/(3×735)=9匹

户式空气源热泵缓冲水箱

为避免压缩机频繁启动、增加系统的热稳定性,应【yīng】校【xiào】核系统水【shuǐ】容量【liàng】是否能满足系统热【rè】稳定性的要求。即【jí】当【dāng】系【xì】统中(水)所【suǒ】存储的能量不足以维持短暂停【tíng】机【jī】(比如化霜)时水温波动要求(夏季不大于5℃,冬季不大于3℃),应设置缓【huǎn】冲水箱【xiāng】。

1、系统水容量计算

M1=Mg+Ms

Mg—管道水容积,kg;

Ms—设备水容积之和,kg;

2、系统热稳定性要求

1)夏【xià】季运行时,主机【jī】停机【jī】10min,供水温度允许【xǔ】升高不大于5℃;

2)冬【dōng】季运行时【shí】,主机除霜时间为【wéi】3min时,供水温度【dù】允许降低【dī】不大【dà】于3℃;

3、系统要求的(醉)小水容积

M2=(Q×t0)/(c×Δt)

Q—末端设备的供冷或供热量,kw;

C—水的定压比热容,4.2kj/(kg.K);

Δt—水温的波动要求值(夏季5℃,冬季3℃)

冬、夏季水容积【jī】计算结果【guǒ】中,数值较大者为空【kōng】调系【xì】统对【duì】水容积的要求值,如M1<M2,应放大管径【jìng】重【chóng】新计算【suàn】直至满足【zú】要求,或设置缓冲水箱。

设置缓冲水箱的优点:

一、如果不设置缓冲水箱,将导【dǎo】致【zhì】主机频繁启停。特别是当末端系【xì】统为【wéi】暖气片或【huò】风机盘管时,环路【lù】中【zhōng】的循【xún】环水量有限,就会引起主机在很短【duǎn】的时【shí】间内【nèi】达【dá】到设计【jì】温度,主【zhǔ】机就会停止工作,然【rán】后又会在【zài】很短暂的时间内,水温【wēn】达到主【zhǔ】机启动【dòng】的条件,这样频繁【fán】启停会大大减【jiǎn】少主【zhǔ】机的使【shǐ】用寿命和【hé】浪费电【diàn】能。加上缓冲水【shuǐ】箱就相当【dāng】于系统能量增加了,系统的温【wēn】度【dù】变化平稳了,主机启动次数也自【zì】然【rán】减少了,使用寿命【mìng】也就大大延【yán】长了。

二、设置缓【huǎn】冲水【shuǐ】箱可以高效【xiào】除霜【shuāng】,除霜时间缩短【duǎn】。机组在【zài】除霜【shuāng】反向制冷时需【xū】要消耗管道内的热量,如【rú】果水系统的水量少,除霜时间就会加长,而且【qiě】会造成管道内水温较低,除霜效果不好。如果【guǒ】加装了缓冲水箱,那么【me】在除霜的过【guò】程中,因为水箱内【nèi】有一定【dìng】的【de】温度,可以在短时【shí】间内完【wán】成化霜,并【bìng】且【qiě】消【xiāo】耗【hào】热量也【yě】比较小,避免了因为主机除霜而造成的室内【nèi】温【wēn】度【dù】波【bō】动变化。

三【sān】、缓冲水箱的【de】第【dì】三【sān】个好处是能够保证【zhèng】系统的水流畅通,能够完【wán】成自动【dòng】排气,避免机组循环不畅报故障停机。

四、设置缓冲水【shuǐ】箱可以让系统排污【wū】更【gèng】彻底,防止【zhǐ】系统阻塞【sāi】。系统中的杂质会通过循环慢慢沉【chén】积到缓【huǎn】冲水【shuǐ】箱【xiāng】的底【dǐ】部,经过过滤【lǜ】器的时候,水泵【bèng】的水【shuǐ】质会变好,从而减少过滤器的清洗。

低温空气源热泵和风冷热泵的区别:

区别一、产品依据的标准不同

低温【wēn】热【rè】泵的暂行标【biāo】准【zhǔn】为:《GB/T25127.1-2010低环境温度空气【qì】源热泵(冷水)机组第1部【bù】分:工业【yè】或商业用及类似用途的热【rè】泵(冷水【shuǐ】)机组》、《GB/T25127.2-2010低环【huán】境温度空气源热泵(冷水)机【jī】组第2部分:户用及类【lèi】似【sì】用途的热【rè】泵(冷水)机组》。商用【yòng】与家用的区别【bié】是能量大【dà】小,大约50KW为商用。

风【fēng】冷热泵的标准为:《GB/T18430.1-2007蒸【zhēng】汽压【yā】缩循【xún】环冷水(热【rè】泵)机组第【dì】1部分:工商业用和类似用途的冷水(热泵)机组》、《GB/T18430.2-2008蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组【zǔ】第2部分:户用和类似用【yòng】途的冷水(热泵)机组【zǔ】》。同样是以制冷量大【dà】小区分,制【zhì】冷量小于50KW为【wéi】家用【yòng】,大于【yú】50KW为商【shāng】用【yòng】。

区别二、产品设计条件不同

两者的设计条件不【bú】同,即设计工况不同,我们【men】以名【míng】义工况为例来【lái】说明。名义工况是产品铭【míng】牌上【shàng】标【biāo】示的额度制热【rè】量(制冷量【liàng】)测定时的工况,一般就是机组【zǔ】(醉【zuì】)普【pǔ】遍【biàn】、(醉)常用【yòng】的工作状态。

低温【wēn】热【rè】泵的制热名义【yì】工况,空气侧温度为【wéi】“-12℃”;风冷【lěng】热泵的制【zhì】热名义【yì】工【gōng】况,空气侧温度为【wéi】“7℃”。低温热泵制热时主要设计工况【kuàng】都是在0℃以下,而风冷【lěng】热【rè】泵制热时【shí】的所有设计工况都是【shì】在0℃以上。

区别三、产品的应用场景与运行方式不同

低温热泵应用于低环境温度的场景,风冷热泵应用于常温的场景。

低温热【rè】泵主要功能【néng】就【jiù】是采暖,并【bìng】且【qiě】绝大部分也是这么应用的;风冷【lěng】热泵侧重于【yú】制冷,兼顾制热。

低温热泵的末端主【zhǔ】要是地暖、暖气片、还【hái】有风机盘【pán】管等【děng】;风冷热泵的【de】末端基本上都是风机盘管【guǎn】,没有地【dì】暖【nuǎn】、暖气片。

地【dì】暖【nuǎn】、散热【rè】器的【de】运行【háng】特征【zhēng】是小流【liú】速大温差,风机盘管【guǎn】的运行特征是小温差大流量【liàng】。所以低温热泵与【yǔ】风冷热【rè】泵的设计理念不同,风冷热泵是以末端【duān】为风机盘管为【wéi】前提,两器配的太小,水泵配的太【tài】大,没有考虑【lǜ】地暖的运【yùn】行特【tè】征,所以传【chuán】统的风冷热泵带地暖节能优势不明显【xiǎn】。

区别四、所用的核心零部件不同

低温热【rè】泵所用的【de】压【yā】缩【suō】机【jī】为热【rè】泵专用低【dī】温喷气增焓压【yā】缩机,风【fēng】冷热泵采用的是普通【tōng】压缩机。低温热泵除了传统的空调四大件(压【yā】缩【suō】机、冷凝【níng】器、节流部件、蒸【zhēng】发器【qì】)外,一般还会增加【jiā】中间经济器【qì】或闪【shǎn】蒸器来给“喷气增焓”压【yā】缩机提供低温低【dī】压的冷媒“喷气”。

一般的热泵机组【zǔ】在环境温度很低【dī】时【shí】,蒸发温度很【hěn】低【dī】,导【dǎo】致【zhì】蒸【zhēng】发压力很低【dī】,所以压缩机压力低、冷媒循环量小,制热【rè】量也就很小。

低【dī】温热泵增加了【le】经济器【qì】或闪蒸器【qì】,将一部分冷媒蒸汽【qì】导入【rù】压缩机,提高吸气压【yā】力,增大冷媒循【xún】环量,制热量也就增大了;同时,经过【guò】经济器或闪【shǎn】蒸器的主冷媒【méi】受到了过冷【lěng】,增大【dà】了换热焓【hán】差,也使得制热量增大了。故称【chēng】作“喷【pēn】气增焓【hán】”。

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