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空气源热泵系统设计指南
发布日期:2024-9-21

空气源【yuán】热泵就是利【lì】用室外空气的能【néng】量,通过机械做功,使得能量从【cóng】低位【wèi】热源向高【gāo】位热源转移的【de】制【zhì】冷(制热)装置【zhì】。它【tā】以冷凝器放出的热量来供热,以蒸【zhēng】发器吸收热【rè】量来制冷。

就热【rè】力循环的过程而言,制冷机和热泵都是基【jī】于逆卡诺循环而实现其功能的,由于这种装置【zhì】在运【yùn】行【háng】过【guò】程中,总是一侧吸热【rè】,另一侧排热,所以,一台装【zhuāng】置伴生并【bìng】兼具制【zhì】冷和【hé】制热【rè】两种【zhǒng】功能。

空气源热泵的技术措施:

1、具有可靠的融霜控制,融【róng】霜时【shí】间总和不应超过运行【háng】周期时【shí】间的20%。

2、冬季设计工况【kuàng】时【shí】机【jī】组性【xìng】能系数(COP),冷热风机组不小【xiǎo】于1.8,冷热【rè】水机【jī】组不应小于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】外计【jì】算干球温度低于-10℃的地区,应采【cǎi】用低【dī】温空气【qì】源热泵机组;

2)室外温度低于空【kōng】气源【yuán】热泵【bèng】平衡点温【wēn】度(即空气源热【rè】泵【bèng】供热量等于建【jiàn】筑物耗热量)时【shí】,应设置辅助热源。

4、机组进【jìn】风口的气流速度宜控制在【zài】1.9-21.0m/s,排气口的【de】排气速度不【bú】宜小于7m/s。

5、热泵机组的基础高度【dù】一【yī】般应大于300mm,布置在可能有积雪【xuě】的地【dì】方时,基础【chǔ】高【gāo】度需加高【gāo】。

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【yuán】热泵出水温度一般可达到45℃,温【wēn】差5℃,所【suǒ】以【yǐ】,(醉)适合空气源热泵的【de】供暖【nuǎn】末【mò】端【duān】形式是地暖。

低温热水地面辐射供暖设计要点:

1、低【dī】温热水地面辐射供暖系统【tǒng】的供【gòng】、回水温度应由计算确【què】定,供水温度【dù】不应大于60℃。民【mín】用【yòng】建筑供水温【wēn】度宜【yí】采用35~50℃,供回【huí】水【shuǐ】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【dì】面辐射【shè】供暖系【xì】统热负荷,应按现【xiàn】行国家标准JGJ142-2012《辐射供暖供冷技术规【guī】程【chéng】》的【de】有关规定进行计算。

5、计算全面地【dì】面辐【fú】射供暖系统的热负荷时,室内计算温度的取【qǔ】值应【yīng】比对【duì】流【liú】采暖系统的室内计算温度【dù】低【dī】2℃,或取对流【liú】采暖【nuǎn】系统计算总热负【fù】荷的90%~99%。

6、局部地面辐【fú】射供暖系统热负荷,可【kě】按整个房间全面辐射供【gòng】暖【nuǎn】所算得【dé】的热负荷【hé】乘以该区域面积与所在房间【jiān】面积的比【bǐ】值和下【xià】表【biǎo】中所规定附【fù】加系数确【què】定。

7、进深大于6m的【de】房【fáng】间【jiān】,宜以距外墙6m为界分区,分别计算热负【fù】荷和进行【háng】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【fèn】户热计【jì】量的地【dì】面辐射供暖系统的【de】热负荷计算,应考虑间【jiān】歇供暖和户间【jiān】传热【rè】等【děng】因素。

查表法确定地暖管间距:

PE-X管单【dān】位地面面积【jī】的【de】散【sàn】热量Qr和向下传热损失Qs(W/㎡)

管【guǎn】外【wài】径为20mm、填充层厚度为【wéi】50mm、聚苯【běn】乙烯泡【pào】沫【mò】塑料绝热层厚【hòu】度20mm、供回水温差10℃(水泥或陶瓷地面,热阻R=0.02(㎡.k/w))

PE-X管单位地【dì】面【miàn】面积的散热【rè】量Qr和向下【xià】传热损失【shī】Qs(W/㎡)

管外径为20mm、填充层【céng】厚度为50mm、聚苯乙烯泡沫【mò】塑料绝热层厚【hòu】度20mm、供回水温差【chà】10℃(木地板【bǎn】地面,热阻R=0.1(㎡.k/w))

采暖方案设计估算指标:

1、在方【fāng】案设计阶段,缺乏【fá】基础【chǔ】数据【jù】的【de】情况下,采【cǎi】暖负荷可以按照热指【zhǐ】标进行估【gū】算,有条【tiáo】件时【shí】,应进行逐个房间、逐项的负荷【hé】计算。

2、热指标用于单个房间,误差可能很大。

3、该表格按【àn】连续供暖考虑,间【jiān】歇供暖热指标=连【lián】续热指【zhǐ】标×24/每日供【gòng】暖小时数【shù】。

空气源热泵机组的容量修正:

1、空气【qì】源热泵机组的容量,应根据空【kōng】调【diào】系统的冷、热【rè】负荷综合考【kǎo】虑后决定,一【yī】般取【qǔ】决于冷【lěng】、热负荷中的较【jiào】大者。暖通【tōng】南社整理【lǐ】。

2、机组的制热量,除【chú】了与环境温【wēn】度有密切【qiē】关系外,还与除霜【shuāng】情况有关。确【què】定机组冬季实际【jì】制热量Q(KW)时,应根据【jù】室外空调计算温度和融霜频率【lǜ】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【zhǔn】工况下的制【zhì】热【rè】量(标准工况:室外干球【qiú】温度7℃,湿球温度【dù】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,应根据厂家提【tí】供的数据修正;当无数据时【shí】,可按每小时【shí】融霜【shuāng】一次取0.9,两【liǎng】次【cì】取0.8。

匹数与国际单位的换算:

空调匹数【shù】(HorsePower-HP 马【mǎ】力)原指输入功率,即【jí】1匹【pǐ】(马力)=735W(瓦),包括【kuò】压【yā】缩机、风扇、电机以及电控部分【fèn】。因【yīn】不同品【pǐn】牌其具体的系统及电控设计的差异,其输【shū】出制冷量也各不相同,故其【qí】制冷量以【yǐ】输【shū】出功率计算。一般【bān】来讲,1匹的制冷量大致为2000大卡,以【yǐ】国际单位换【huàn】算应【yīng】乘以1.163,故【gù】1匹制【zhì】冷【lěng】量大约为2000×1.163=2326W。这里【lǐ】的W(瓦)即表示【shì】制【zhì】冷量,是国家标准【zhǔn】单位。

选择空气源热泵需要的是实际温【wēn】度下【xià】的供【gòng】热或制冷能力,根据【jù】供热量【liàng】或制冷【lěng】量来选择机【jī】组,“匹”是一种【zhǒng】功率单位,用起来是不【bú】科学的,现在制冷量和制热【rè】量应【yīng】该以W或【huò】者KW作为【wéi】计量单位。

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,计【jì】算得【dé】到所【suǒ】需制热量【liàng】为20KW,能效系【xì】数假【jiǎ】设【shè】为3(与室外温度有关),则20000/(3×735)=9匹

户式空气源热泵缓冲水箱

为避免【miǎn】压缩【suō】机【jī】频繁【fán】启动、增加系统的热稳定性,应校核系统水容量是否能【néng】满足系统热稳定性的要求。即当系统【tǒng】中(水【shuǐ】)所存【cún】储的能量不足【zú】以维持短暂停【tíng】机(比【bǐ】如化霜)时【shí】水温波动要【yào】求【qiú】(夏季不大于5℃,冬【dōng】季不大于3℃),应设置缓冲【chōng】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)夏季运行【háng】时,主机停机10min,供水温度允【yǔn】许升高【gāo】不大【dà】于5℃;

2)冬【dōng】季运行【háng】时,主机除霜【shuāng】时间为3min时,供水温【wēn】度允许降低不大【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、夏季水容积计算结【jié】果【guǒ】中,数值较大【dà】者为【wéi】空调系统对水容积的要求值【zhí】,如M1<M2,应放大管径【jìng】重【chóng】新计算【suàn】直【zhí】至满足要求,或设置【zhì】缓冲水箱。

设置缓冲水箱的优点:

一、如果不设置【zhì】缓【huǎn】冲水箱,将导致主机频繁启停。特【tè】别是当末【mò】端系统为暖气片或【huò】风机盘管【guǎn】时,环路中的循【xún】环水量有限,就会【huì】引起主机在【zài】很【hěn】短【duǎn】的时间内达到设计温度,主机就会停止工作,然后又会在很短【duǎn】暂的时间内【nèi】,水【shuǐ】温达到主机【jī】启动的条件,这样频繁启停会大大减少主机的使【shǐ】用寿命和浪【làng】费电能。加上【shàng】缓冲水箱就相当【dāng】于系【xì】统【tǒng】能量增加【jiā】了【le】,系统的温度变化平稳【wěn】了,主机启【qǐ】动次数也【yě】自然【rán】减少了【le】,使用寿命也就【jiù】大大延【yán】长了。

二、设置缓冲水箱可以高效除【chú】霜【shuāng】,除霜时间【jiān】缩短。机【jī】组在除霜反向制冷【lěng】时需要消耗【hào】管【guǎn】道内的热【rè】量【liàng】,如果水系统的水量【liàng】少,除霜【shuāng】时间就会加长【zhǎng】,而【ér】且会造成【chéng】管道内水温较低,除霜效果不好。如果加装了【le】缓冲水箱【xiāng】,那么在除霜的过程中,因为水【shuǐ】箱内有【yǒu】一定的温【wēn】度,可以在短时【shí】间内完成化霜,并且消耗热【rè】量也比较小,避免了因为主【zhǔ】机除霜而造【zào】成的室【shì】内温度【dù】波动变化【huà】。

三【sān】、缓【huǎn】冲水箱【xiāng】的【de】第三个好处是能够保证系统的水流畅通【tōng】,能够【gòu】完成自动排气【qì】,避免机组循环不畅报故障【zhàng】停【tíng】机。

四、设【shè】置缓冲水箱可以让系统排污更彻底,防止系【xì】统阻塞。系统中的杂质【zhì】会通过循环【huán】慢慢沉积到缓冲水箱的【de】底【dǐ】部【bù】,经过【guò】过滤【lǜ】器的时【shí】候,水泵【bèng】的水【shuǐ】质【zhì】会变好,从而减少【shǎo】过滤器的清洗【xǐ】。

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

低温热泵的暂【zàn】行标准为:《GB/T25127.1-2010低环境温【wēn】度空气源热【rè】泵【bèng】(冷水)机【jī】组第1部【bù】分:工业或商【shāng】业用【yòng】及类【lèi】似用途的热泵【bèng】(冷水)机组》、《GB/T25127.2-2010低环【huán】境温度【dù】空气源热泵(冷【lěng】水)机组第2部分:户【hù】用及类似用途的【de】热【rè】泵(冷水)机组》。商用【yòng】与家用的区别是能量【liàng】大小,大约50KW为商用。

风【fēng】冷热泵的标准为:《GB/T18430.1-2007蒸汽压缩循环【huán】冷水(热【rè】泵)机【jī】组【zǔ】第1部分:工商业用和【hé】类似用途的冷水【shuǐ】(热泵【bèng】)机【jī】组》、《GB/T18430.2-2008蒸汽压【yā】缩循环冷水(热【rè】泵)机组第2部分:户用和类似用【yòng】途的【de】冷水(热泵)机组》。同样是【shì】以制冷量大小区分,制【zhì】冷【lěng】量小于50KW为家用,大于【yú】50KW为商用。

区别二、产品设计条件不同

两【liǎng】者的设计条件不同,即设计工况【kuàng】不同,我们以【yǐ】名【míng】义工况为例来说明。名义工况【kuàng】是产品【pǐn】铭牌上【shàng】标示的额度制热量【liàng】(制冷量)测【cè】定时的工况,一【yī】般【bān】就【jiù】是【shì】机【jī】组(醉)普遍、(醉)常用的工作状态。

低温热【rè】泵【bèng】的制热名义【yì】工【gōng】况,空气【qì】侧温度【dù】为“-12℃”;风冷热泵的【de】制热名义工况,空气侧温度【dù】为“7℃”。低温热泵制【zhì】热时主要设【shè】计工况【kuàng】都是在【zài】0℃以下,而风【fēng】冷热泵制热时的所有设计工况都是在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】泵主要功能就是【shì】采暖,并且绝大部【bù】分也是【shì】这么应用的;风冷热泵【bèng】侧重于制【zhì】冷,兼顾制热。

低温热泵的【de】末端主要是地暖、暖气片、还有风机盘管等;风【fēng】冷【lěng】热【rè】泵的末端基本【běn】上【shàng】都是风机盘管【guǎn】,没有地暖【nuǎn】、暖气片。

地暖、散【sàn】热器的运【yùn】行特征是【shì】小流速【sù】大温差,风机盘【pán】管的运行特征是小温【wēn】差大流【liú】量。所以低【dī】温热泵与风冷热泵的设计【jì】理念不同【tóng】,风冷热泵【bèng】是【shì】以末【mò】端为风机盘管为前提,两器【qì】配的太小,水泵配【pèi】的太大,没有考虑地暖的【de】运【yùn】行特征,所以传统的【de】风冷热泵【bèng】带地暖节能优势不明显。

区别四、所用的核心零部件不同

低温热泵所用的压缩机为热泵专用低温喷【pēn】气【qì】增焓【hán】压缩机,风冷热【rè】泵采【cǎi】用的【de】是普【pǔ】通压【yā】缩机【jī】。低【dī】温热泵除了传统的空调四大件【jiàn】(压缩机、冷凝器、节流部【bù】件、蒸发器)外【wài】,一般还会增【zēng】加中间经【jīng】济器或闪蒸器来给“喷气增焓”压【yā】缩机提供低温【wēn】低【dī】压的【de】冷媒“喷气”。

一般的热泵机组在【zài】环境温度很【hěn】低【dī】时,蒸发温度很低【dī】,导致蒸发压【yā】力很低,所以压缩机压力低、冷媒【méi】循环【huán】量小,制热【rè】量也就很【hěn】小。

低温【wēn】热泵增加了经济器或闪蒸器【qì】,将一【yī】部分冷媒蒸汽导入压缩机,提高吸【xī】气【qì】压力,增【zēng】大【dà】冷媒循环量,制热量也就【jiù】增大了【le】;同时,经过经【jīng】济器或闪蒸【zhēng】器的主冷媒受到了过【guò】冷,增【zēng】大了【le】换热焓【hán】差,也使得制热量增【zēng】大了。故称作【zuò】“喷气增焓”。

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