空氣源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南

\o"空氣源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南"空氣源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南空氣源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南空氣源熱泵就是利用室外空氣的能量，通過(guò)機(jī)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(lái)供熱，以蒸發(fā)器吸收熱量來(lái)制冷。就熱力循環(huán)的過(guò)程而言，制冷機(jī)和熱泵都是基于逆卡諾循環(huán)而實(shí)現(xiàn)其功能的，由于這種裝置在運(yùn)行過(guò)程中，總是一側(cè)吸熱，另一側(cè)排熱，所以，一臺(tái)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、具有可靠的融霜控制，融霜時(shí)間總和不應(yīng)超過(guò)運(yùn)行周期時(shí)間的20%。空氣源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南空氣源熱泵就是利用室外空氣的能量，通過(guò)機(jī)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(lái)供熱，以蒸發(fā)器吸收熱量來(lái)制冷。就熱力循環(huán)的過(guò)程而言，制冷機(jī)和熱泵都是基于逆卡諾循環(huán)而實(shí)現(xiàn)其功能的，由于這種裝置在運(yùn)行過(guò)程中，總是一側(cè)吸熱，另一側(cè)排熱，所以，一臺(tái)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、具有可靠的融霜控制，融霜時(shí)間總和不應(yīng)超過(guò)運(yùn)行周期時(shí)間的20%。2、冬季設(shè)計(jì)工況時(shí)機(jī)組性能系數(shù)（COP），冷熱風(fēng)機(jī)組不小于1.8，冷熱水機(jī)組不應(yīng)小于2.0。3、寒冷地區(qū)采用空氣源熱泵機(jī)組應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1）室外計(jì)算干球溫度低于-10℃的地區(qū)，應(yīng)采用低溫空氣源熱泵機(jī)組；2）室外溫度低于空氣源熱泵平衡點(diǎn)溫度（即空氣源熱泵供熱量等于建筑物耗熱量）時(shí)，應(yīng)設(shè)置輔助熱源。4、機(jī)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(jī)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(shí)，基礎(chǔ)高度需加高。重點(diǎn)公式和基本數(shù)據(jù)：一、基本耗熱量公式：Q=K×F×ΔT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，㎡；ΔT—室內(nèi)外計(jì)算溫差，℃；用于計(jì)算門(mén)、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/(㎡.℃))8、敷設(shè)加熱管的建筑地面，不應(yīng)計(jì)算地面的傳熱損失。9、地面輻射供暖系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算，可不考慮高度附加。10、分戶(hù)熱計(jì)量的地面輻射供暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷計(jì)算，應(yīng)考慮間歇供暖和戶(hù)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)）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(jì)估算指標(biāo)：1、在方案設(shè)計(jì)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(shí)，應(yīng)進(jìn)行逐個(gè)房間、逐項(xiàng)的負(fù)荷計(jì)算。2、熱指標(biāo)用于單個(gè)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(shí)數(shù)?？諝庠礋岜脵C(jī)組的容量修正：1、空氣源熱泵機(jī)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。暖通南社整理。2、機(jī)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(jī)組冬季實(shí)際制熱量Q(KW)時(shí)，應(yīng)根據(jù)室外空調(diào)計(jì)算溫度和融霜頻率按下式進(jìn)行修正：Q=q×K1×K2其中：Q—機(jī)組實(shí)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(jì)算干球溫度修正系數(shù)，按產(chǎn)品樣本選取；K2—機(jī)組融霜修正系數(shù)，應(yīng)根據(jù)廠(chǎng)家提供的數(shù)據(jù)修正；當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)，可按每小時(shí)融霜一次取0.9，兩次取0.8。匹數(shù)與國(guó)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(jī)、風(fēng)扇、電機(jī)以及電控部分。因不同品牌其具體的系統(tǒng)及電控設(shè)計(jì)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(jì)算。一般來(lái)講，1匹的制冷量大致為2000大卡，以國(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)單位。選擇空氣源熱泵需要的是實(shí)際溫度下的供熱或制冷能力，根據(jù)供熱量或制冷量來(lái)選擇機(jī)組，“匹”是一種功率單位，用起來(lái)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(jì)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(jì)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(hù)式空氣源熱泵緩沖水箱為避免壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)、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(mǎn)足系統(tǒng)熱穩(wěn)定性的要求。即當(dāng)系統(tǒng)中（水）所存儲(chǔ)的能量不足以維持短暫停機(jī)（比如化霜）時(shí)水溫波動(dòng)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(jì)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(yùn)行時(shí)，主機(jī)停機(jī)10min，供水溫度允許升高不大于5℃；2）冬季運(yùn)行時(shí)，主機(jī)除霜時(shí)間為3min時(shí)，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×Δt）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）；Δt—水溫的波動(dòng)要求值（夏季5℃，冬季3℃）冬、夏季水容積計(jì)算結(jié)果中，數(shù)值較大者為空調(diào)系統(tǒng)對(duì)水容積的要求值，如M1＜M2，應(yīng)放大管徑重新計(jì)算直至滿(mǎn)足要求，或設(shè)置緩沖水箱。設(shè)置緩沖水箱的優(yōu)點(diǎn)：一、如果不設(shè)置緩沖水箱，將導(dǎo)致主機(jī)頻繁啟停。特別是當(dāng)末端系統(tǒng)為暖氣片或風(fēng)機(jī)盤(pán)管時(shí)，環(huán)路中的循環(huán)水量有限，就會(huì)引起主機(jī)在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)溫度，主機(jī)就會(huì)停止工作，然后又會(huì)在很短暫的時(shí)間內(nèi)，水溫達(dá)到主機(jī)啟動(dòng)的條件，這樣頻繁啟停會(huì)大大減少主機(jī)的使用壽命和浪費(fèi)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(jī)啟動(dòng)次數(shù)也自然減少了，使用壽命也就大大延長(zhǎng)了。二、設(shè)置緩沖水箱可以高效除霜，除霜時(shí)間縮短。機(jī)組在除霜反向制冷時(shí)需要消耗管道內(nèi)的熱量，如果水系統(tǒng)的水量少，除霜時(shí)間就會(huì)加長(zhǎng)，而且會(huì)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(guò)程中，因?yàn)樗鋬?nèi)有一定的溫度，可以在短時(shí)間內(nèi)完成化霜，并且消耗熱量也比較小，避免了因?yàn)橹鳈C(jī)除霜而造成的室內(nèi)溫度波動(dòng)變化。三、緩沖水箱的第三個(gè)好處是能夠保證系統(tǒng)的水流暢通，能夠完成自動(dòng)排氣，避免機(jī)組循環(huán)不暢報(bào)故障停機(jī)。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(huì)通過(guò)循環(huán)慢慢沉積到緩沖水箱的底部，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器的時(shí)候，水泵的水質(zhì)會(huì)變好，從而減少過(guò)濾器的清洗。低溫空氣源熱泵和風(fēng)冷熱泵的區(qū)別：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(jī)組第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類(lèi)似用途的熱泵（冷水）機(jī)組》、《GB/T25127.2-2010低環(huán)境溫度空氣源熱泵（冷水）機(jī)組第2部分：戶(hù)用及類(lèi)似用途的熱泵（冷水）機(jī)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(jī)組第1部分：工商業(yè)用和類(lèi)似用途的冷水（熱泵）機(jī)組》、《GB/T18430.2-2008蒸汽壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機(jī)組第2部分：戶(hù)用和類(lèi)似用途的冷水（熱泵）機(jī)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。區(qū)別二、產(chǎn)品設(shè)計(jì)條件不同兩者的設(shè)計(jì)條件不同，即設(shè)計(jì)工況不同，我們以名義工況為例來(lái)說(shuō)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(cè)定時(shí)的工況，一般就是機(jī)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(shí)主要設(shè)計(jì)工況都是在0℃以下，而風(fēng)冷熱泵制熱時(shí)的所有設(shè)計(jì)工況都是在0℃以上。區(qū)別三、產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)景與運(yùn)行方式不同低溫?zé)岜脩?yīng)用于低環(huán)境溫度的場(chǎng)景，風(fēng)冷熱泵應(yīng)用于常溫的場(chǎng)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(jī)盤(pán)管等；風(fēng)冷熱泵的末端基本上都是風(fēng)機(jī)盤(pán)管，沒(méi)有地暖、暖氣片。地暖、散熱器的運(yùn)行特征是小流速大溫差，風(fēng)機(jī)盤(pán)管的運(yùn)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(jì)理念不同，風(fēng)冷熱泵是以末端為風(fēng)機(jī)盤(pán)管為前提，兩器配的太小，水泵配的太大，沒(méi)有考慮地暖的運(yùn)行特征，所以傳統(tǒng)的風(fēng)冷熱泵帶地暖節(jié)能優(yōu)勢(shì)不明顯。區(qū)別四、所用的核心零部件不同低溫?zé)岜盟玫膲嚎s機(jī)為熱泵專(zhuān)用低溫噴氣增焓壓縮機(jī)，風(fēng)冷熱泵采用的是普通壓縮機(jī)。低溫?zé)岜贸藗鹘y(tǒng)的空調(diào)四大件（壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流部件、蒸發(fā)器）外，一般還會(huì)增加