一、水源熱泵熱水機組的技術(shù)運用

1、水源熱泵冷熱水機組技術(shù)的運用水源熱泵冷熱水機組技術(shù)的運用深圳皇城廣場中央空調(diào)熱水節(jié)能改造工程單 位: 深圳市恒星冷熱節(jié)能技術(shù)有限公司 設(shè)計人: 張漢輝職 稱: 工程師 電話:手機摘要摘要 介紹該工程水源熱泵冷熱水機組的選型計算，冷熱功能系統(tǒng)的運行策略，并進行了冷熱水系統(tǒng)與常規(guī)燃氣熱水系統(tǒng)經(jīng)濟分析關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 水源熱泵 冷回收 熱回收 蒸發(fā)器 冷凝器 閉式冷卻塔 選型 經(jīng)濟分析一、項目簡介一、項目簡介深圳市皇城廣場位于深圳市福田區(qū)皇崗口岸福田南路 7 號，占地面積 17500，由一棟 31層寫字樓，兩棟公寓樓和商業(yè)裙樓構(gòu)成，總建筑面積 13

2、8000。主要配套設(shè)施有：32 層寫字樓 34284，兩棟 32 層公寓樓共 72631，4 層商業(yè)裙樓 31085。其中商業(yè)裙樓設(shè)有各類功能小型商場等 20 個；大堂吧 2 個，中式餐廳 2 間，包房 13 間，港式餐廳 5 間；桑拿休閑中心3 處；室外恒溫泳池 1 座?；食菑V場于 1996 年投入使用。空調(diào)系統(tǒng)由 10 臺 500RT 離心式冷水機組供冷，分三個區(qū)，寫字樓高區(qū)，寫字樓低區(qū)，商業(yè)裙樓。公寓樓不供冷?；食菑V場寫字樓空調(diào)每年 5 月至 10 月共六個月供冷，每天供冷時間為 8：00 至 18：00；裙樓空調(diào)每年 5 月至 10 月共六個月全日供冷，其余月份通風(fēng)排氣。桑拿及餐飲業(yè)常

3、年需要制冷或采暖，經(jīng)業(yè)主和租戶討論，確定裙樓 2層進行空調(diào)及熱水節(jié)能改造。二樓餐廳及桑拿建筑面積 7771.25全年需空調(diào)，室外 1 座2520泳池過渡季節(jié)及冬季需恒溫。項目為中央空調(diào)及熱水一次供熱系統(tǒng)改造。項目熱水每天需求量：100m3，全年全天 24 小時供應(yīng) 5055熱水。原熱水系統(tǒng)熱源為天然氣熱水鍋爐，提供 60熱水?，F(xiàn)已改為水源熱泵水源熱泵智能冷熱水機組作為冷熱源，直接為二樓餐廳及桑拿區(qū)域提供 5055熱水，在制冷或制熱熱的同時，為空調(diào)系統(tǒng)提供部分免費的熱水或冷凍水，達到節(jié)能的最大化，制熱時進行冷回收冷回收，制冷時全熱回收熱回收或部分熱回收。二、項目技術(shù)特點項目技術(shù)特點水源熱泵冷熱水

4、機組技術(shù)的應(yīng)用。傳統(tǒng)空氣源熱泵熱水機組制熱時的副產(chǎn)品冷量冷風(fēng)未作利用，直接排至室外。水源熱泵熱水機組在制熱的同時，將副產(chǎn)品冷量用于降低水溫供給空調(diào)系統(tǒng)使用，水源熱泵熱水機組與普通空氣源熱水機組采用表面換熱器不同，采用“冷媒水”熱交換器。制冷時水源熱泵智能熱水機組實質(zhì)為全熱回收熱水機組，空調(diào)要求大于熱水時，全熱回收運行。三、水源熱泵冷熱水系統(tǒng)的運行策略水源熱泵冷熱水系統(tǒng)的運行策略 機組每年 1112 月至次年的 34 月，由于裙樓不供冷，此時機組蒸發(fā)器應(yīng)以滿足7771.25桑拿餐廳空調(diào)使用，冷凝器全熱回收制取熱水，當(dāng)冷凝器端熱水出水達到 52時，通過比例三通閥將熱水部分或全部接入閉式冷卻塔閉式冷

5、卻塔進行散熱，機組變?yōu)樗湎到y(tǒng)或部分熱回收保證空調(diào)可靠制冷供空調(diào)使用；次年的 12 月該段時間機組冷凝器以熱水工況運行，以7771.25桑拿餐廳空調(diào)水源為低溫源，即提取冷凍水的熱量使冷凍水降溫供空調(diào)使用，將提取的熱量和壓縮機電熱量轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崴?，?dāng)冷凍水溫度低至 7以下通過管道自動切換接通裙樓 31085為低溫?zé)嵩粗迫崴凶銐驌Q熱低溫源進行散冷，保證熱水系統(tǒng)穩(wěn)定高效智能運行。四、水源熱泵機組相關(guān)計算及選型四、水源熱泵機組相關(guān)計算及選型（一）方案選型依據(jù)（一）方案選型依據(jù) 1、采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB5001920032、機械設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范TJ231-783、建筑給水排水設(shè)

6、計規(guī)范GB50015-20024、采暖與衛(wèi)生工程施及驗收規(guī)范GBJ243-825、公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB50189-20056、用戶要求7、皇城地產(chǎn)物業(yè)管理公司提供的空調(diào)數(shù)據(jù)。（二）熱水設(shè)備選型計算參數(shù)（二）熱水設(shè)備選型計算參數(shù)1、自來水平均最低水溫 TW=10，此參數(shù)作為選型用。2、自來水年平均水溫 TP=23，持續(xù)時間按 365 天計算3、室外最低氣溫 TA=5，此參數(shù)作為桑拿區(qū)域散冷不足時切換大系統(tǒng)的依據(jù)。4、用熱平均水溫 T=5055，按 51計。（三）空調(diào)設(shè)計計算參數(shù)（三）空調(diào)設(shè)計計算參數(shù)1、夏季空調(diào)室外計算參數(shù)（參照深圳）干球溫度 Td=33.5濕球溫度 Tw=27.92、冬季空

7、調(diào)室外計算參數(shù)干球溫度 Tdw=5相對濕度：70%3、夏季空調(diào)室內(nèi)計算參數(shù)區(qū)域參數(shù)接待處大廳多功能SPA 美容按摩客房餐廳干球溫度212521252126232623252025相對濕度506550655065506550655065新風(fēng) M3/H.8.510137.57.513噪音級 dB(A)4055405545553540354545554、冬季空調(diào)室內(nèi)計算參數(shù)（運行時設(shè)定溫度參數(shù)）性能、區(qū)域接待處大廳多功能SPA 美容按摩客房餐廳干球溫度202218201820202220221618相對濕度405540554050405030453045新風(fēng) m3/h.8.510137.57.513

8、噪音級 dB(A)405540554555354535454555（四）機組正常選型計算（四）機組正常選型計算4.1、冷負荷計算秋春季酒店類項目按建筑面積冷指標(biāo) 86.0W/估算冷負荷 Ql=86.0*7771.25/1000=668.3KW4.2.1淋浴熱水負荷計算自來水溫按 10度計算， 50度熱水 100 噸/天，熱水小時變化系數(shù) 2.9 計，熱負荷 Qr=1.163*100*（50-10）242.9=562.1KW/h4.2.2 恒溫泳池?zé)嶝摵晒浪愫銣爻販囟葹?2427，按 0.41kw/h計熱負荷 Qp=0.412520=205.KW/h4.2 衛(wèi)生熱水供熱負荷衛(wèi)生熱水總負荷 Qt=

9、QrQp=767.1KW/h4.3、冬季采暖負荷計算深圳地區(qū)酒店桑拿類項目按建筑面積采暖指標(biāo) 15.0 W/估算熱負荷 Qf=15*7771.25/1000=116.6KW4.4、熱水全年平均日負荷自來水溫按 23度計算， 50度熱水 100 噸/天計，熱負荷 Qau=1.163*100*（50-23）=3140.1KW/d平均時負荷 Qauh=1.163*100*（50-23）242.9=379.4KW4.5、機組設(shè)備選型及使用根據(jù)負荷計算結(jié)果、經(jīng)濟性考慮及實際使用和備用原則，根據(jù)項目的實際以熱水需求及春秋兩季空調(diào)運行需要，選用 2 臺“宏星”牌水源熱泵螺桿冷熱水機組，型號分別為 40STD

10、-500WHS3 和 40STD-180WHS3，二用 ，設(shè)備置于負二層。冷熱源設(shè)備主要參數(shù)如下：序號機組名稱機組型號及技術(shù)參數(shù)說明1恒星水源熱泵螺桿式冷熱水機組型號：40STD-500WHS3數(shù)量：1 臺制冷量：496KW制冷功率：88.3KW制熱量：580KW制熱功率：119.1KW機組作為全年衛(wèi)生熱水主要熱源源，且在夏季制熱的同時，可提供一定量的免費的冷凍水供系統(tǒng)使用。機組置于地下二層機房2恒星水源熱泵螺桿式冷熱水機組型號：40STD-180WHS3數(shù)量：1 臺制冷量：176KW制冷功率：33.1制熱量：208KW制熱功率：44.6KW過渡季節(jié)及冬季可單獨提供衛(wèi)生熱水供室外泳池恒溫。過渡

11、季節(jié)供熱水的同時提供免費冷氣。機組置于地下二層機房3閉式冷卻塔型號：MHB-100數(shù)量：1 臺風(fēng)機功率：7.5*2KW水泵功率：4.0KW秋季空調(diào)制冷熱回收散熱不足或完全不散熱時使用，冷卻水出水521投入使用。設(shè)備置于主樓天面層。4.6、冬季冷負荷消耗必須面積設(shè)備負荷 672KW，按建筑面積冷負荷指標(biāo) 25.0 W/估算空調(diào)換熱面積空調(diào)面積 A=6720.025=2688031085，應(yīng)能滿足散冷需求。供冷、供熱解決方案供冷、供熱解決方案 根據(jù)負荷計算及選型結(jié)果，設(shè)備運行使用：夏季：空調(diào)：空調(diào)統(tǒng)一使用大廈空調(diào)，夏季 6 個月全天供應(yīng)冷氣。熱水：只需開啟 1 臺水源熱泵螺桿冷熱水機組 40STD

12、-180WHS3 即可滿足全天熱水需求，熱水運行時間 T=3140.1/208=15.0 小時，即機組每天運行 15 小時即可滿足全天熱水負荷需求，同時，冷氣回收接入大廈裙樓系統(tǒng)，回收冷量 3140.1208（208-44.6）=2466.8KW。過渡季節(jié)： 空調(diào)：11 月、12 月，3 月 4 月由于大廈停止供應(yīng)冷氣，酒樓桑拿的空調(diào)需求 668.3KW 大于熱水需求 379.4KW。兩臺水源機組制冷量 672KW 以全熱回收空調(diào)冷水工況運行，熱水制熱余量（788-379.4）408.6KW，通過閉式冷卻塔進行散熱，達到冷熱平衡。 熱水：機組熱回收供應(yīng)。 冬季： 空調(diào)：由于餐廳與桑拿冷熱需求矛

13、盾，最惡劣環(huán)境下桑拿部分按摩房間需要采暖；餐廳則需要供冷，故桑拿按摩房間風(fēng)機盤管為帶 PTC 陶瓷暖風(fēng)盤管，也可供冷。 熱水：2 臺水源熱泵冷熱水機組開啟，滿足熱水及恒溫需求所需運行時間為T1=9572/78812 小時，考慮到冬季環(huán)境溫度低有所降低及熱水負荷比夏季熱負荷大的因素，低溫源接通整個裙樓方能保證 2 臺機組運行。運行時間 12 小時即可滿足熱水負荷需求。 過渡季節(jié)水源熱泵熱水機組還可提供部分冷負荷給需要供冷的客房使用，一套設(shè)備，滿足兩種需求。( (六六) )節(jié)能措施節(jié)能措施1、嚴(yán)格執(zhí)行國家相關(guān)節(jié)能規(guī)范，從建筑設(shè)計上滿足建筑的保溫隔熱性能達到節(jié)能要求指標(biāo)。本項目根據(jù)公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)

14、準(zhǔn) GB50189-2005進行節(jié)能設(shè)計。2、空調(diào)冷負荷按單位冷負荷計算，本次設(shè)計的春秋冷負荷共 668.3KW,由于主機選型已計算同時使用系數(shù)，本次選春秋季主機冷源，總冷量為（496+176）672KW。3、淋浴及室外恒溫泳池?zé)崴摵砂磫挝焕湄摵捎嬎悖O(shè)計的熱負荷共 767.1KW,由于主機選型已計算同時使用系數(shù)，本次選冬季主機熱源，總制熱量為（580+208）788KW。4、本項目采用水源熱泵冷熱水機組的制冷性能系數(shù)（制冷量528KW）COP3.9 及 3.7W/W，水本項目采用水源熱泵冷熱水機組的制熱性能系數(shù) COP4.9 及 4.7W/W，機組冷熱均利用，故水源熱泵螺桿冷熱水機組的綜合

15、性能系數(shù) COP8.8 及 8.4W/W,符合公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB50189-2005。5、本設(shè)計空調(diào)新風(fēng)（含初效過濾）的風(fēng)機的單位風(fēng)量耗功率 W 原設(shè)計及工程方負責(zé)考慮。0.466、本設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)冷水系統(tǒng)的最大輸送能效比 ER=0.0212。0.0241(夏熱冬暖地區(qū))。最大輸送能效比計算依據(jù)：ER=0.002342H/(T)式中 H水泵設(shè)計揚程（m）T供回水溫差（）5水泵在設(shè)計工作點的效率（）冷凍泵 1 最大輸送能效比 ER=0.00234228.5/5/0.73=0.0183冷凍泵 2 最大輸送能效比 ER=0.00234228.5/5/0.63=0.0212冷卻泵 1 最大輸送能效

16、比 ER=0.00234220.0/5/0.76=0.0123冷卻泵 2 最大輸送能效比 ER=0.00234220.0/5/0.68=0.01387、空調(diào)水泵參數(shù)名稱/參數(shù)水泵流量 m3/h揚程 mH2O功率 KW效率 冷凍泵 195.528.51573冷凍泵 247.528.57.563%冷卻泵 1100201176%冷卻泵 250205.568%8、DDC 數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用：秋春季冷負荷大于熱水負荷，當(dāng)用熱量不足影響制冷時，閉式冷卻塔按比例投入散熱；冬季熱水負荷大于制冷負荷，當(dāng)桑拿餐廳區(qū)域 7771.25無法消耗冷量或出水溫度4時，凍水系統(tǒng)自動按比例切入整個裙樓 31085，從而保證機組

17、提取能量。五五、節(jié)能經(jīng)濟分析節(jié)能經(jīng)濟分析節(jié)省直接費用節(jié)省直接費用深圳地區(qū)為海洋氣候特點，夏季天氣炎熱，全年供冷時間較長。每年除了約 15 天的冬季外，桑拿酒店空調(diào)制冷運行時間長達 350 天，而衛(wèi)生熱水則全年 365 天均需提供。按每天實際制取生活熱水 A=100000 升（Ltr），則在此期間熱水所需總熱量為：Q 熱A（T1T2）C365Q 熱：機組所產(chǎn)生的熱量，千卡（KCAL）A： 每天產(chǎn)生的熱水量，升（Ltr）T1： 全年熱水平均溫度，51T2： 自來水年平均溫度，23C： 水的比熱，KCAL/. Q 熱100000（5123）1365 1,022,000,000KCAL下表給出該大廈原

18、采用燃氣鍋爐及冷回收熱水機組產(chǎn) 1,022,000,000KCAL 熱量所需運行費用對比為：名名 稱稱單位理論熱值單位理論熱值熱水熱水交換效率交換效率設(shè)備設(shè)備效率效率獲得總熱量所消獲得總熱量所消耗能源總量耗能源總量單單 價價( (元元) )費費 用用( (元元) )燃燃 氣氣鍋鍋 爐爐8600KCAL/立方85%90%155342.76 立方4.90761,179.50熱熱 水水機機 組組860KCAL/KW1400297093.0KWH1.00297,093.00上述分析表明：如果采用天然氣鍋爐，每年運行費用為 761,179.50 元，制每噸水費用為20.90 元/噸，而采用冷回收熱水機組費用為 297,093.00 元，每噸水的制取費用 8.20 元/噸。間接費用間接費用免費制取的冷量: :冷回收收熱水機組制熱同時可進行冷量回收，免費提供于空調(diào)系統(tǒng)，機組全年制取熱水的同時提供的制冷量為：1,022,000,0004.73.