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空气源热泵设计选型与配置大全

2020-11-18 11:41

  空气源热泵设计选型与配置大全_建筑/土木_工程科技_专业资料。建筑工程技术

  空气源热泵设计选型与配置大全 一、空调负荷计算 1.空调负荷计算的组成(QL) ( 1 ) 由 于 室 内 外 温 差 和 太 阳 辐 射 作 用 ,通 过 建 筑 物 围 护结构传入室内 的热量形成的冷负荷; (2)人体散热、散湿形成的冷负荷; (3)灯光照明散热形成的冷负荷; (4)其他设备散热形成的冷负荷; (5)渗透空气所形成的冷负荷 (6)新风量负荷 2.空调负荷计算方法简单介绍 空调动态负荷的计算显得比较繁琐,即便是采用一 些简化手段,计算工作量也是比较大的。估算最简 便 ,捷 径 行 路 ,人 之 通 性 ,慢 慢 的 被 它 取 而 代 之 了 。 但 是 估 算 的 根 据 并 不 坚 定 ,偏 于 保 守 是 不 可 避 免 的 , 总是顾虑怕估算的小了,这也是可以理解的。估算 法也要注意与实际相符合,要根据实际的经验以及 不同建筑的各自不同的情况。目前空调负荷的计算 还是以估算为主。 3.民用建筑空调单位面积冷负荷(qL) 4.负荷计算——单位面积冷负荷法 QL=qL×S 式中:QL——建筑物空调房间总冷负荷 (W) QL—— 冷负荷 (W/m2 ) S—— 空调房间面积 (m2) 二、 空调末端(风机盘管)的计算与选择 (1)根据风量:房间面积、层高(吊顶后)和房间 气体循环次数三者的乘积即为房间的循环风量。其 对应的风机盘管高速风量,即可确定 风机盘管型号。 (2)根据冷负荷:根据单位面积负荷和房间面积, 可得到房间所需的冷负荷值。利用房间冷负荷对应 风机盘管的中速风量时的制冷量即可确定风机盘管 型号 一般采用第二种方法——根据冷负荷选择风机盘管, 在特殊场合如对噪音要求较高的场所,可用第一种 方法进行校核。 确定型号以后,还需确定风机盘管的安装方式(明 装 或 安 装 ),送 回 风 方 式( 底 送 底 回 ,侧 送 底 回 等 ) 以及水管连接位置(左或右)等条件。 房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管,房间单 位面积负荷较大,对噪音要求不高时可考虑使用风 量和制冷量较大的风机盘管。注意:对于风管超过 一定长度的风盘,应采用中、高静压的风盘,且出 风管道上不宜多于两个出风口。 三、 采暖负荷计算 1.采暖负荷计算的组成(Qn) 冬季采暖通风系统的热负荷,应根据建筑物下列散 失和获得的热量确定: 1)围 护 结 构 的 耗 热 量 ,包 括 基 本 耗 热 量 和 附 加 耗 热 量, 2)加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量 3)加 热 由 门 、孔 沿 及 相 邻 房 间 浸 入 的 冷 空 气 的 耗 热 量; 4)建筑内部设备得热; 5)通过其他途径散失或获得的热量。 对于一般民用住宅层高在 3m 以下工程上可采用面 积热负荷法进行概算。 单位面积热负荷法: Qn=K×qn×S 式中:Qn—— 建筑物的采暖设计热负荷,W S —— 建筑物的建筑面积,m2; qn—— 建筑物的采暖单位面积热负荷,W/m2, K —— 附加系数 建筑各个区域的围护结构、冷空气渗透情况均有差 别,如果需要计算的较为准确,应根据各个区域在 建 筑 中 的 位 置( 如 :是 否 靠 近 外 墙 、外 墙 上 的 门 窗 ) 和门窗(是否有冷空气渗透)进行分别计算。 2. 室内采暖单位面积热负荷计算(qn) 1)一般原则 别墅的负荷一般要比住宅的大一些。 别墅的顶层负荷要大于中间层或底层。 普通卫生间根据面积提供 500~1000W 的定值来计算。 别墅地下室一般不配。 客卧一般负荷相对较大。 对于外墙较大或玻璃面积较大的,建议做负荷计算 2)室内采暖单位面积热负荷估算表(qn) 3. 附加系数 附加系数为采暖面积与全房间面积的比值,根据下 表进行选择: 上表的附加系数为标准推荐数值,在实际工程中应 根据实际情况做出具体调整。 房间进深大于 6 米时,以距外墙 6 米为界分区当作 不同的单独房间,分别计算供暖热负荷。 4.另一种采暖热负荷的估算办法 Qn=a×Rn×V×(tn-tw) Qn—— 采暖热负荷 W tn—— 室内空气温度 ℃ tw—— 室外供暖计算温度 ℃ V —— 建筑的体积 m3 Rn—— 体积热指标 根据建筑的保温情况宜取 0.40.7 a —— 修正系数。请参考下表 四、 采暖末端计算与选择 1. 地暖盘管 地暖面盘管的管间距直接影响到地板的散热量,而 地板散热量需满足室内负荷的要求。 管间距根据管材、室内设计温度、供水温度、地板 材料等因素而定。 下表是 PE-RT 管材,地面材料为水泥地砖,在不同 水 温 、室 内 温 度 和 管 间 距 的 条 件 下 的 地 面 散 热 量( 其 他地面材料的散热量数据见附录 1) 2. 散热片 根据散热片进出口水温,求出散热片平均水温; 根据室内设计温度求出散热温差; 根据散热温差查散热片选型表,获得单片散热量 q。 五、 空气源热泵冷暖机组配置计算 1. 确定建筑的负荷 由设计院获取 根据建筑物的负荷指标和相应建筑面积的乘积,得 出建筑的负荷。 将各空调房间的负荷逐个相加得出空调总负荷。 2. 机组台数和容量的确定 机组总负荷的确定:建筑的负荷或空调总负荷×80% 左右的同时使用率。公寓房可不考虑同时使用率。 特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定。 大、中型工程应选二台以上,但不宜过多,并考虑 备用机组的可能性。 若 建 筑 物 的 最 大 负 荷 与 最 小 负 荷 的 差 距 过 大 ,宜 大 、 小容量机组搭配工作。 六、 机组安装位置规划和环境控制 1. 机组安装位置规划 1) 热泵主机的安装与空调室外机的安装要求相似。 可安装在屋顶、阳台、地面上。出风口应避开迎风 方向。 2) 主机(侧出风)与四周墙壁或其他遮挡物之间的 距离不能太小,出风口 1 米内不应有遮挡物,保证 主机换热器的吸热散热不受阻碍。 3) 主机(顶出风)进风口 1 米内不能有遮挡物,出 风口 2 米内不应有障碍物,保证主机换热器的吸热 散热不受阻碍。 当机组安装在屋檐下或机组上方有水平障碍物时, 机组的安装位置必须在通风良好的地方,否则容易 发生气流短路,造成机组散热能力差。 2. 机组安装环境控制 1) 尽量不在阳光直射的地方。 2) 不在卧室的窗台或卧室的附近。 3) 进、出风有足够的距离,便于散热。 4) 能承受室外机自重的 2-3 倍以上的地方。 5) 没有油烟或其它腐蚀气体的地方。 6) 不影响其它因素或环境的地方。 七、 采暖和冷暖系统介绍 1. 采暖和冷暖系统分类 1) 开式循环系统:管路中的循环水与大气相通的系 统。循环水水与大气接触,易腐蚀管路;用户与机 房 高 差 较 大 时 ,水 泵 则 需 克 服 高 差 造 成 的 静 水 压 力 , 耗电量大。 2) 闭式循环系统:管路系统不与大气接触,在系统 最高点设有排气阀的系统。管道与设备不易腐蚀; 不需克服高度差,从而循环水泵功率小。 3) 同程式系统:并联环路中的各支路的流程都是相 等的系统。 ◆优点:系统的水力稳定性好,各设备间的水量分 配均衡。 ◆缺点:由于采用回程管,管道的长度增加,水阻 力增大,使水泵的能耗增加,并且增加了初投资。 4) 异程式系统:并联环路中的各支路流程不等的系 统 ◆优点:异程式系统简单,耗用管材少,施工难度 小。 ◆缺点:各并联环路管路长度不等,阻力不等,流 量分配难以平衡。 5) 定水量系统:系统中循环水量为定值,或夏季和 冬 季 分 别 采 用 不 同 的 定 水 量 ,负 荷 变 化 时 ,改 变 供 、 回水温度以改变制冷量或制热量的系统。 特点:定水量系统简单,操作方便,不需要复杂的 自控设备和变水量定压控制。 6) 变水量系统,一般适用于间歇性降温的系统(影 院、剧场、大会议厅等):保持供水温度在一定范 围内,当负荷变化时,改变供水量的系统。 特 点 :变 水 量 系 统 的 水 泵 的 能 耗 随 负 荷 较 少 而 降 低 , 在配管设计时可考虑同时使用系数,管径可相应减 少,降低水泵和管道系统的初投资;但是需要采用 供、回水压差进行流量控制,自控系统比较复杂。 2. 空气源热泵采暖和冷暖常用系统型式 采暖系统图——不带缓冲水箱 采暖系统图——带缓冲水箱 冷暖系统图——不带缓冲水箱 冷暖系统图——带缓冲水箱 八、 水泵选型计算 冷暖系统按空调系统的水流量和水阻力选定水泵流 量和扬程。 1. 水泵的流量: 在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组,可根 据产品样本提供的数值乘以 1.1~1.2 倍的系数选用。 如 果 考 虑 了 同 时 使 用 率 ,建 议 用 如 下 公 式 进 行 计 算 。 公式中的 Q 为没 有考虑同时使用率情况下的总负荷。 L = Q×0.86/ △T L —— 循环水流量 m3/h Q —— 总负荷 kW △T —— 进回水温差 ℃(采暖系统取 10℃,冷暖 系统取 5℃) 水泵的流量 = (1.1~1.2)×系统循环水量 2. 水泵的扬程:应为它承担的供回水管网最不利环 路的总水压降。 最不利环路阻力计算经验公式如下: Hmax =Δp1+Δp2+0.05L(1+ K) △P1:机组内部的水压降; △ P2:最 不 利 环路 中 并 联 的 各 末端 装 置 的 水 压 损失 最 大一台(或部分)的水压降。 0.05L:沿程损失取每 100m 管长约 5mH2O; 式中 K 为最不利环路中局部阻力当量长度总和与直 管总长的比值。当最不利环路较长时 K 取 0.2~0.3; 最不利环路较短时 K 取 0.4~0.6。 水泵扬程(mH2O)= (1.1~1.2)× Hmax 3. 其他要求: 水泵必须选用热水泵,其 Q~H 特性曲线,应是随着 流 量 的 增 大 ,扬 程 逐 渐 下 降 的 曲 线 。同 时 适 用 于 水 / 乙二醇(最高 30%)溶液。 应根据水泵提供商提供的参数要求,并根据现场水 力系统的要求选泵,水泵应在其高效区内运行。 九、 膨胀罐选型计算 C = 系统中的水容量(包括热泵主机、管道、末端等) 约为系统循环 水流量的 1/15 到 1/20。 e = 水的热膨胀系数(系统冷却时水温和锅炉运行时 的最高水温的水 膨胀率之差,见下表),标准设备中 e=0.0359(90℃) P1=膨胀罐的预充压力(绝对压力) P2=系统运行的最高压力(绝对压力) V = 膨胀罐的体积 选型经验: 5HP 以下 选用的 2L 膨胀罐 5-10HP 选用的 5L 膨胀罐 10-18HP 选用的 8L 膨胀罐 18-30HP 选用的 12L 膨胀罐 30-45HP 选用的 18L 膨胀罐 45-60HP 选用的 24L 膨胀罐 (其中制冷/热量 KW 和 HP 的换算关系为 1HP ≈ 2. 5KW) 十、 储能(缓冲)水箱计算 水暖系统需要考虑系统水容量对系统稳定性的影响, 对于空气源热泵地暖系统,最大的影响因素是冬季 机组除霜。空气源热泵机组化霜时间为 3-8min,取 化霜时间 4 min 来计算蓄能水箱容积。 系统热稳定性要求:冬季运行时,主机除霜时间 4 min,供水温度允许降低不超过 3℃。 系统最小水容量 M1: = Q * T /(C*3) (kg) Q —— 主机制热量 (kw) T —— 化霜时间 (S) C —— 水的比热取4.2 (kJ/kg℃) 系统水容量 M2: = 0.15*L (kg) L —— 系统管路总长 (m) 储能水箱有效容积 M: = M1-M2 (kg) 十一、 系统管道计算 1. 管径计算公式如下: Q:管段内流经的水流量(L/s) D:管道内径(mm) V:假定的水流速(m/s) (管内水流速推荐表如下, 单位 m/s) 2. 管径经验选定法——系统水流量和单位长度阻力 损失表 3. 连接各末端装置的供回水支管的管径,宜与设备 的进出水管接管管径一致,可查产品样本获知。 十二、 分集水器选择 1. 材质为黄铜材质或不锈钢材质,同时适用于水/ 乙二醇(最高 30%)溶液。 2. 一般规格: 3. 选型建议:根据盘管环路数选择分集水器支路数, 支路数应控制在 8 路以内,若超过 8 路,可增设多 一套分集水器解决。分集水器主管管径应至少比系 统供水管管径大一个规格,大发pk10,支路数越多,分集水器 主管管径宜越大,具体以实际水力计算为准。 十三、 地暖管的选择 1. 地暖管管径 1) 在水阻力不超限的情况下,水流速度越大管道内 越不容易积气,有利于减小传热热阻从而增加散热 量。一般管道内水流速度不得小于 0.25m/s,一般流 速应在 0.25m/s-0.5m/s 之间为宜,分集水器内的水 流速一般不宜超过 0.8m/s,过小的流速会影响散热 量,过大的流速则会增加水泵的负担,且水流噪声 会较明显。 2) 一般要求在任何情况下系统水流量不得小于系统 额定水流量的 60%,如果实际中有可能出现流量小 于 60%的情况,需加装压差旁通阀或其他旁通措施, 否则可能导致机组保护。 3) 从减少加热盘管的水侧阻力,提高采暖效果的角 度考虑,加热管道宜选择外径Φ20 管道,从施工安 装方便的角度考虑,加热管道宜选择外径Φ 16 管道, 根据工程实际情况选择合适的方案。 2. 地暖管长度 加热盘管的长度和环路简易计算(例:采暖房间内 面积 10 ㎡,分集水器与采暖房间连接距离 10 米) 加热盘管长度建议:每环路加热盘管长度宜控制在 6 0~80 米,最长不应超过 100 米,各环路长度宜相等 或相近,管长差值应控制在 15 米内。 3. 地暖管材质 PE-X :交联聚乙烯 ,力学性能好,耐低温和高温。 但是没有热塑性,不能采用热熔接,通常采用卡式 连接。是目前欧洲在地暖系统中使用量最大的一个 品种。进口和国产的差价更大,低价位的产品应用 存在一定的风险。 PE-RT:中密度聚乙烯,力学性能好,耐应力开裂, 低温冲击,耐水压,耐热蠕变的性能。具有可以热 熔连接、原料性能稳定可靠和柔韧性好等优点,其 综合的优良特性使之在地板辐射采暖领域中具有一 定的竞争力。价格适中。 PB:聚丁烯 ,管材最柔软,相同压力下,管壁设计 最薄,是当前几种用于热水的塑料管中价格最贵和 可靠性最高的品种。 由于采暖系统中渗入氧会加速系统的氧化腐蚀,选 择 PB、PE-X、PE-RT 塑料管道时宜选择含有阻氧层 的管道。 十四、 散热片的选择 1 、根 据 房 间 的 热 负 荷 和 散 热 片 的 散 热 量 相 匹 配 的 原 则进行选型; 2、兼 顾 房 间 的 舒 适 性 、美 观 性 来 确 定 与 之 相 符 的 散 热片的型号; 3、散热片选型的计算方法: A=Q/q×β1×β2 A: 散热片片数 Q: 房间热负荷 q: 单片散热量 β1: 散热片片数修正系数 β2: 散热片连接形式修正系数 十五、 风机盘管的选择 风机盘管分类 按形式:卧式暗装、卧式明装、立式暗装、立式明 装、卡式五种 按厚度:超薄型、普通型 按有无冷凝水泵:普通型、豪华型 按机组静压:0Pa、12Pa、30Pa、50Pa、80Pa (机 外静压) 按照排管数量 :两排管、三排管 按制式:两管制、四管制 确定型号以后,还需确定风机盘管的安装方式(明 装 或 安 装 ),送 回 风 方 式( 底 送 底 回 ,侧 送 底 回 等 ) 以及水管连接位置(左或右)等条件。 房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管,房间单 位面积负荷较大,对噪音要求不高时可考虑使用风 量和制冷量较大的风机盘管。 考虑所接风管的沿程阻力、出风口的阻力、软接的 阻力, 低静压(12pa)直接接风口或接不超过 1 米的 风管,中静压的风盘(30pa)接不超过四米的风管, 高静压(50pa)的风盘接不超过七米的风管。

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