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空氣源熱泵系統(tǒng)設(shè)計指南 空氣源熱泵機組介紹 我們知道 水蒸發(fā)要吸收熱量 水蒸氣凝結(jié)要放出熱量 制冷機 或者說熱泵 就是利用這種 氣化吸熱 液化放熱 的原理實現(xiàn)的 只是整個過程是由制冷劑在封閉系統(tǒng)中完成而已 由于低壓蒸汽是由壓縮機升壓 所以 也稱為 蒸汽壓縮式制冷 制熱 系統(tǒng) 空氣源熱泵就是利用室外空氣的能量 通過機械做功 使得能量從低位熱源向高位熱源轉(zhuǎn)移的制冷 制熱 裝置 它以冷凝器放出的熱量來供熱 以蒸發(fā)器吸收熱量來制冷 就熱力循環(huán)的過程而言 制冷機和熱泵都是基于逆卡諾循環(huán)而實現(xiàn)其功能的 由于這種裝置在運行過程中 總是一側(cè)吸熱 另一側(cè)排熱 所以 一臺裝置伴生并兼具制冷和制熱兩種功能 空氣源熱泵的技術(shù)措施 1 具有先進(jìn)可靠的融霜控制 融霜時間總和不應(yīng)超過運行周期時間的20 2 冬季設(shè)計工況時機組性能系數(shù) COP 冷熱風(fēng)機組不小于1 8 冷熱水機組不應(yīng)小于2 0 3 寒冷地區(qū)采用空氣源熱泵機組應(yīng)注意以下事項 1 室外計算干球溫度低于 10 的地區(qū) 應(yīng)采用低溫空氣源熱泵機組 2 室外溫度低于空氣源熱泵平衡點溫度 即空氣源熱泵供熱量等于建筑物耗熱量 時 應(yīng)設(shè)置輔助熱源 4 機組進(jìn)風(fēng)口的氣流速度宜控制在1 5 2 0m s 排氣口的排氣速度不宜小于7m s 5 熱泵機組的基礎(chǔ)高度一般應(yīng)大于300mm 布置在可能有積雪的地方時 基礎(chǔ)高度需加高 重點公式和基本數(shù)據(jù) 一 基本耗熱量公式 Q K F T其中 Q 圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量 W K 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù) W F 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱面積 T 室內(nèi)外計算溫差 用于計算門 窗 墻 地面 屋面各部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K W 重點公式和基本數(shù)據(jù) 續(xù) 二 流量計算公式 GL 0 86X Q tg th 其中 GL 流量 Kg h Q 熱負(fù)荷 W tg 供水溫度 th 回水溫度 三 不同供暖末端形式的供水溫度及溫差 空氣源熱泵出水溫度一般可達(dá)到45 溫差5 所以 最適合空氣源熱泵的供暖末端形式是地暖 低溫?zé)崴孛孑椛涔┡O(shè)計要點 1 低溫?zé)崴孛孑椛涔┡到y(tǒng)的供 回水溫度應(yīng)由計算確定 供水溫度不應(yīng)大于60 民用建筑供水溫度宜采用35 50 供回水溫差不宜大于10 2 地表面平均溫度 3 聚苯乙烯泡沫塑料板絕熱層厚度 mm 低溫?zé)崴孛孑椛涔┡O(shè)計要點 續(xù) 4 地面輻射供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷 應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范 GB50019的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計算 5 計算全面地面輻射供暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷時 室內(nèi)計算溫度的取值應(yīng)比對流采暖系統(tǒng)的室內(nèi)計算溫度低2 或取對流采暖系統(tǒng)計算總熱負(fù)荷的90 99 6 局部地面輻射供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷 可按整個房間全面輻射供暖所算得的熱負(fù)荷乘以該區(qū)域面積與所在房間面積的比值和下表中所規(guī)定附加系數(shù)確定 7 進(jìn)深大于6m的房間 宜以距外墻6m為界分區(qū) 分別計算熱負(fù)荷和進(jìn)行管線布置 8 敷設(shè)加熱管的建筑地面 不應(yīng)計算地面的傳熱損失 9 地面輻射供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷計算 可不考慮高度附加 10 分戶熱計量的地面輻射供暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷計算 應(yīng)考慮間歇供暖和戶間傳熱等因素 查表法確定地暖管間距 PE X管單位地面面積的散熱量Qr和向下傳熱損失Qs W 管外徑為20mm 填充層厚度為50mm 聚苯乙烯泡沫塑料絕熱層厚度20mm 供回水溫差10 水泥或陶瓷地面 熱阻R 0 02 k w 查表法確定地暖管間距 續(xù) PE X管單位地面面積的散熱量Qr和向下傳熱損失Qs W 管外徑為20mm 填充層厚度為50mm 聚苯乙烯泡沫塑料絕熱層厚度20mm 供回水溫差10 木地板地面 熱阻R 0 1 k w 采暖方案設(shè)計估算指標(biāo) 1 在方案設(shè)計階段 缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的情況下 采暖負(fù)荷可以按照熱指標(biāo)進(jìn)行估算 有條件時 應(yīng)進(jìn)行逐個房間 逐項的負(fù)荷計算 2 熱指標(biāo)用于單個房間 誤差可能很大 3 該表格按連續(xù)供暖考慮 間歇供暖熱指標(biāo) 連續(xù)熱指標(biāo) 24 每日供暖小時數(shù) 空氣源熱泵機組的容量修正 1 空氣源熱泵機組的容量 應(yīng)根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的冷 熱負(fù)荷綜合考慮后決定 一般取決于冷 熱負(fù)荷中的較大者 2 機組的制熱量 除了與環(huán)境溫度有密切關(guān)系外 還與除霜情況有關(guān) 確定機組冬季實際制熱量Q KW 時 應(yīng)根據(jù)室外空調(diào)計算溫度和融霜頻率按下式進(jìn)行修正 Q q K1 K2其中 Q 機組實際工況下的制熱量 kW q 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)工況下的制熱量 標(biāo)準(zhǔn)工況 室外干球溫度7 濕球溫度6 kW K1 使用地區(qū)室外空調(diào)計算干球溫度修正系數(shù) 按產(chǎn)品樣本選取 K2 機組融霜修正系數(shù) 應(yīng)根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)修正 當(dāng)無數(shù)據(jù)時 可按每小時融霜一次取0 9 兩次取0 8 匹數(shù)與國際單位的換算 空調(diào)匹數(shù) HorsePower HP馬力 原指輸入功率 即1匹 馬力 735W 瓦 包括壓縮機 風(fēng)扇 電機以及電控部分 因不同品牌其具體的系統(tǒng)及電控設(shè)計的差異 其輸出制冷量也各不相同 故其制冷量以輸出功率計算 一般來講 1匹的制冷量大致為2000大卡 以國際單位換算應(yīng)乘以1 163 故1匹制冷量大約為2000 1 163 2326W 這里的W 瓦 即表示制冷量 是國家標(biāo)準(zhǔn)單位 選擇空氣源熱泵需要的是實際溫度下的供熱或制冷能力 根據(jù)供熱量或制冷量來選擇機組 匹 是一種功率單位 用起來是不科學(xué)的 現(xiàn)在制冷量和制熱量應(yīng)該以W或者KW作為計量單位 但現(xiàn)在很多人都還在用匹作為單位 這里就介紹一下其換算關(guān)系 匹數(shù) Q 能效比 735 如 計算得到所需制熱量為20KW 能效系數(shù)假設(shè)為3 與室外溫度有關(guān) 則20000 3 735 9匹 戶式空氣源熱泵緩沖水箱 為避免壓縮機頻繁啟動 增加系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性 應(yīng)校核系統(tǒng)水容量是否能滿足系統(tǒng)熱穩(wěn)定性的要求 即當(dāng)系統(tǒng)中 水 所存儲的能量不足以維持短暫停機 比如化霜 時水溫波動要求 夏季不大于5 冬季不大于3 應(yīng)設(shè)置緩沖水箱 1 系統(tǒng)水容量計算M1 Mg MsMg 管道水容積 kg Ms 設(shè)備水容積之和 kg 2 系統(tǒng)熱穩(wěn)定性要求1 夏季運行時 主機停機10min 供水溫度允許升高不大于5 2 冬季運行時 主機除霜時間為3min時 供水溫度允許降低不大于3 3 系統(tǒng)要求的最小水容積M2 Q t0 c t Q 末端設(shè)備的供冷或供熱量 kw C 水的定壓比熱容 4 2kj kg K t 水溫的波動要求值 夏季5 冬季3 冬 夏季水容積計算結(jié)果中 數(shù)值較大者為空調(diào)系統(tǒng)對水容積的要求值 如M1 M2 應(yīng)放大管徑重新計算直至滿足要求 或設(shè)置緩沖水箱 設(shè)置緩沖水箱的優(yōu)點 一 如果不設(shè)置緩沖水箱 將導(dǎo)致主機頻繁啟停 特別是當(dāng)末端系統(tǒng)為暖氣片或風(fēng)機盤管時 環(huán)路中的循環(huán)水量有限 就會引起主機在很短的時間內(nèi)達(dá)到設(shè)計溫度 主機就會停止工作 然后又會在很短暫的時間內(nèi) 水溫達(dá)到主機啟動的條件 這樣頻繁啟停會大大減少主機的使用壽命和浪費電能 加上緩沖水箱就相當(dāng)于系統(tǒng)能量增加了 系統(tǒng)的溫度變化平穩(wěn)了 主機啟動次數(shù)也自然減少了 使用壽命也就大大延長了 二 設(shè)置緩沖水箱可以高效除霜 除霜時間縮短 機組在除霜反向制冷時需要消耗管道內(nèi)的熱量 如果水系統(tǒng)的水量少 除霜時間就會加長 而且會造成管道內(nèi)水溫較低 除霜效果不好 如果加裝了緩沖水箱 那么在除霜的過程中 因為水箱內(nèi)有一定的溫度 可以在短時間內(nèi)完成化霜 并且消耗熱量也比較小 避免了因為主機除霜而造成的室內(nèi)溫度波動變化 三 緩沖水箱的第三個好處是能夠保證系統(tǒng)的水流暢通 能夠完成自動排氣 避免機組循環(huán)不暢報故障停機 四 設(shè)置緩沖水箱可以讓系統(tǒng)排污更徹底 防止系統(tǒng)阻塞 系統(tǒng)中的雜質(zhì)會通過循環(huán)慢慢沉積到緩沖水箱的底部 經(jīng)過過濾器的時候 水泵的水質(zhì)會變好 從而減少過濾器的清洗 低溫空氣源熱泵和風(fēng)冷熱泵的區(qū)別 1 區(qū)別一 產(chǎn)品依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)不同低溫?zé)岜玫臅盒袠?biāo)準(zhǔn)為 GB T25127 1 2010低環(huán)境溫度空氣源熱泵 冷水 機組第1部分 工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的熱泵 冷水 機組 GB T25127 2 2010低環(huán)境溫度空氣源熱泵 冷水 機組第2部分 戶用及類似用途的熱泵 冷水 機組 商用與家用的區(qū)別是能量大小 大約50KW為商用 風(fēng)冷熱泵的標(biāo)準(zhǔn)為 GB T18430 1 2007蒸汽壓縮循環(huán)冷水 熱泵 機組第1部分 工商業(yè)用和類似用途的冷水 熱泵 機組 GB T18430 2 2008蒸汽壓縮循環(huán)冷水 熱泵 機組第2部分 戶用和類似用途的冷水 熱泵 機組 同樣是以制冷量大小區(qū)分 制冷量小于50KW為家用 大于50KW為商用 低溫空氣源熱泵和風(fēng)冷熱泵的區(qū)別 2 區(qū)別二 產(chǎn)品設(shè)計條件不同兩者的設(shè)計條件不同 即設(shè)計工況不同 我們以名義工況為例來說明 名義工況是產(chǎn)品銘牌上標(biāo)示的額度制熱量 制冷量 測定時的工況 一般就是機組最普遍 最常用的工作狀態(tài) 低溫?zé)岜玫闹茻崦x工況 空氣側(cè)溫度為 12 風(fēng)冷熱泵的制熱名義工況 空氣側(cè)溫度為 7 低溫?zé)岜弥茻釙r主要設(shè)計工況都是在0 以下 而風(fēng)冷熱泵制熱時的所有設(shè)計工況都是在0 以上 低溫空氣源熱泵和風(fēng)冷熱泵的區(qū)別 3 區(qū)別三 產(chǎn)品的應(yīng)用場景與運行方式不同低溫?zé)岜脩?yīng)用于低環(huán)境溫度的場景 風(fēng)冷熱泵應(yīng)用于常溫的場景 低溫?zé)岜弥饕δ芫褪遣膳?并且絕大部分也是這么應(yīng)用的 風(fēng)冷熱泵側(cè)重于制冷 兼顧制熱 低溫?zé)岜玫哪┒酥饕堑嘏?暖氣片 還有風(fēng)機盤管等 風(fēng)冷熱泵的末端基本上都是風(fēng)機盤管 沒有地暖 暖氣片 地暖 散熱器的運行特征是小流速大溫差 風(fēng)機盤管的運行特征是小溫差大流量 所以低溫?zé)岜门c風(fēng)冷熱泵的設(shè)計理念不同 風(fēng)冷熱泵是以末端為風(fēng)機盤管為前提 兩器配的太小 水泵配的太大 沒有考慮地暖的運行特征 所以傳統(tǒng)的風(fēng)冷熱泵帶地暖節(jié)能優(yōu)勢不明顯 低溫空氣源熱泵和風(fēng)冷熱泵的區(qū)別 4 區(qū)別四 所用的核心零部件不同低溫?zé)岜盟玫膲嚎s機為熱泵專用低溫噴氣增焓壓縮機 風(fēng)冷熱泵采用的是普通壓縮機 低溫?zé)岜贸藗鹘y(tǒng)的空調(diào)四大件 壓縮機 冷凝器 節(jié)流部件 蒸發(fā)器 外 一般還會增加中間經(jīng)濟器或閃蒸器來給 噴氣增焓 壓縮機提供低溫低壓的冷媒 噴氣 一般的熱泵機組在環(huán)境溫度很低時 蒸發(fā)溫度很低 導(dǎo)致蒸發(fā)壓力很低 所以壓縮機壓力低 冷媒循環(huán)量小 制熱量也就很小 低溫?zé)岜迷黾恿私?jīng)濟器或閃蒸器 將一部分冷媒蒸汽導(dǎo)入壓縮機 提高吸氣壓力 增大冷媒循環(huán)量 制熱量也就增大了 同時 經(jīng)過經(jīng)濟器或閃蒸器的主冷媒受到了過冷 增大了換熱焓差 也使得制熱量增大了 故稱作 噴氣增焓