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空氣能熱泵熱水工程設計實例

　　一、空氣能熱泵熱水工程工程概況

　　本項目是恒基鍍膜(深圳)有限公司職工洗浴熱水工程。本項目共4棟宿舍樓，每棟宿舍樓均為6層，其中兩棟為每層為13個房間，2棟為每層11個房間。每個房間內(nèi)均有熱水龍頭，每個房間入住員工約6人，則住宿員工人數(shù)分別為468人、468人和396人、396人。

　　現(xiàn)場情況：

　　●樓頂有確定水箱和主機承重位置，樓頂通風情況良好。

　　●熱能設備計劃采用綠色節(jié)能的空氣能熱泵熱水機組。

　　●每棟樓頂已經(jīng)有冷水箱，需要增加2噸和8噸的保溫水箱各兩套。

　　●每人洗浴水量按40L/天，則每天總洗浴量為468×40L=18720L=18.7噸，396×40L=15840L=15.84噸。

　　●實際每棟樓按20噸設計，將系統(tǒng)分為兩個單元設計。每個單元10噸。即整個洗浴系統(tǒng)分為8套10噸系統(tǒng)，共計水量為80噸。

　　二、空氣能熱泵熱水工程設計說明

　　1、建設單位提供的關于本工程的有關資料和設計要求。

　　2、國家現(xiàn)行的設計規(guī)范、規(guī)程。

　　(1)《建筑給水排水設計規(guī)范》GB50015-2003

　　(2)《室外給水設計規(guī)范》GBJ13-86(1997年版)

　　(3)《二次供水設施衛(wèi)生規(guī)范》GB17051-1997

　　(4)《給水排水制圖標準》T50106-2001

　　(5)《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50242—2002

　　3、空氣能熱泵熱水工程設計參數(shù)。

　　(1)室外氣象參數(shù) 地區(qū)： 東莞

　　(2) 冷熱水參數(shù)

　　(3) 熱水用水定額參數(shù)

　　三、空氣能熱泵熱水工程主機設備選型計算(按每個單元設計)

　　日均熱水使用量計算：

　　V=10，000L，即10噸。

　　(一)、計算熱水熱負荷

　　每天的熱水用水量約為10.0噸。自來水溫度按全年最低15℃計算，熱水出水溫度為55℃，則每天的熱水熱負荷為：

　　Q=V·c·(tr-tl)/860(Kcal/KW.h)

　　=10000×(55-15)/860

　　=465.11kw.h

　　式中：Q——熱負荷量(kw.h)

　　V——熱水量(L)

　　c——水的比熱，取1kcal/(L•℃)

　　tr——熱水溫度(℃)

　　tl——冷水(自來水)溫度(℃)

　　四、空氣能熱泵熱水工程機組選型，計算機組臺數(shù)和工作時間

　　空氣能熱泵熱水器選用5P機組。在名義工況下，該機組制熱量為18.0kw。若在名義工況下工作時間為12.0小時(機組每天的工作時間一般不應大于14h)，則所需機組的數(shù)量為：

　　N=Q/(T·W)=465.11/(12.0×18)

　　=2.10臺，取N=2臺。

　　式中：N——機組數(shù)量(臺)

　　Q——熱負荷量(kw.h)

　　T——名義工況下設定的機組運行時間(h)

　　W——名義工況下機組制熱量(kw)

　　校訂工作時間：

　　Ts=Q/(N·W)=465.11/(2×18)

　　=12.64h

　　式中：Ts——名義工況下機組實際運行時間(h)

　　Q——熱負荷量(kw.h)

　　N——機組數(shù)量(臺)

　　W——名義工況下機組制熱量(kw)

　　結論：在名義工況下，采用2臺5P型機組，每天工作12.64個小時可制取10噸55℃熱水(溫升40度)。

　　五、空氣能熱泵熱水工程冬季校核

　　考慮到白天與夜間的室外溫差，結合熱泵制熱運行的熱效率受環(huán)境溫度影響的特點，建議機組在冬季的實際工作時間設定在早6：00～晚10：00的時間段，此時間段當?shù)氐淖畹褪彝馄骄鶞囟燃s為0℃。查5P型機組性能曲線表，該機組在環(huán)境溫度0℃時的制熱量為10kw，則2臺5P熱泵機組每天完成加熱10.0噸55℃熱水的時間為：

　　Td=Q/(N·Wd)=465.11/(2×10)=23.2555h

　　大于14小時，故需要配置輔助電加熱系統(tǒng)，電加熱系統(tǒng)功率為18KW，則冬季主機啟動時間為：

　　Td=Q/(N·Wd)=465.11/(2×10+18)=12.23h

　　小于14，故設計合理。

　　式中：Q——冬季機組日制熱量(kw.h)

　　Wd——冬季機組單機小時制熱量(kw)

　　N——機組數(shù)量(臺)

　　Td——冬季時機組日運行需要時間(h)

　　采用2臺5P機組可以滿足冬季時的制熱需求。系統(tǒng)中電輔助加熱配置18KW。

　　六、空氣能熱泵熱水工程結論

　　通過以上設計計算可以得出，選用2臺5P熱泵熱水機組和輔助18KW電輔助加熱，可滿足該項目在環(huán)境溫度為0℃及以上時每天制取10.0噸55℃熱水的需求(溫升40度)。

　　系統(tǒng)原理圖及優(yōu)勢說明

　　(一)、系統(tǒng)原理圖

　　1、機組配置：本工程共設計了2臺5P熱泵機組;

　　2、補水方式：冷水從供水管路上接入保溫水箱(2噸)，由2噸水箱補到8噸水箱，采用電磁閥加液位開關控制;

　　3、加熱控制：2臺機組分別對2噸保溫水箱加熱，當T1溫度低于50°C時，機組和循環(huán)泵啟動，當T1到達55°C時，機組和循環(huán)泵停止;

　　4、定時加熱：本系統(tǒng)也可設置定時加熱，具體要求時間段根據(jù)時間情況可以調(diào)整，如有低谷電設置在低谷電時間為佳;

　　5、輔助系統(tǒng)：本系統(tǒng)采用電加熱18KW，只有環(huán)境溫度低于5°C時啟動;

　　6、管道循環(huán)：管道定時定溫循環(huán)，一開就有熱水，根據(jù)員工下班時間可調(diào)節(jié);

　　7、智能控制：本系統(tǒng)為全自動控制，無須專人看護。

　　(二)、系統(tǒng)優(yōu)勢說明

　　1、冷熱水不混合，8噸大水箱溫度永遠不低于45°C;

　　2、水箱分開承重，避免冷熱水的混合;

　　3、可以將加熱時間調(diào)整到低谷電時間段，更加節(jié)省運行費用;

　　4、主機集中加熱小水箱，熱的更快;

　　5、膨脹閥采用熱力膨脹閥，故障率低，控制精度高;

　　6、系統(tǒng)用水量大時，2噸水箱始終有水，主機不會因為缺水進入保護狀態(tài);

　　7、相對單個水箱，系統(tǒng)2水箱分開承重，減少對樓面的集中壓力;

　　8、主機加熱功能和其他循環(huán)功能互相獨立，互不影響;

　　9、系統(tǒng)獨有的液位和溫度雙控，可滿足補充道大水箱的水都是45度以上的熱水。

　　七、空氣能熱泵熱水工程系統(tǒng)投資成本核算

　　10噸工程預算

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