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    太阳能热水工程:空气源热泵设计实例

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第三节、空气源热泵设计实例
一、工程概况
本项目是新港橡胶厂职工洗浴热水工程。本项目共4栋宿舍楼,每栋宿舍楼均为6层,其中两栋为每层为13个房间,2栋为每层11个房间。每个房间内均有热水龙头,每个房间入住员工约6人,则住宿员工人数分别为468人、468人和396人、396人。
现场情况:
●楼顶有确定水箱和主机承重位置,楼顶通风情况良好。
●热源设备计划采用绿色节能的空气源热泵热水机组。
●每栋楼顶已经有冷水箱,需要增加2吨和8吨的保温水箱各两套。
●每人洗浴水量按40L/天,则每天总洗浴量为468×40L=18720L=18.7吨,396×40L=15840L=15.84吨。
●实际每栋楼按20吨设计,将系统分为两个单元设计。每个单元10吨。即整个洗浴系统分为8套10吨系统,共计水量为80吨。
二、设计说明
1、建设单位提供的关于本工程的有关资料和设计要求。
2、现行的设计规范、规程。
(1)《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
(2)《室外给水设计规范》GBJ13-86(1997年版)
(3)《二次供水设施卫生规范》GB17051-1997
(4)《给水排水制图标准》T50106-2001
(5)《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242—2002
3、设计参数。
(1)室外气象参数 地区:上海

(2)冷热水参数

(3)热水用水定额参数

三、主机设备选型计算(按每个单元设计)
日均热水使用量计算:
V=10,000L,即10吨。
(一)、计算热水热负荷
每天的热水用水量约为10.0吨。自来水温度按全年低15℃计算,热水出水温度为55℃,则每天的热水热负荷为:
Q=V•c•(tr-tl)/860(Kcal/KW.h)
=10000×(55-15)/860
=465.11kw.h
式中:Q——热负荷量(kw.h)
V——热水量(L)
c——水的比热,取1kcal/(L•℃)
tr——热水温度(℃)
tl——冷水(自来水)温度(℃)
四、机组选型,计算机组台数和工作时间
空气源热泵热水器选用5P机组。在名义工况下,该机组制热量为18.0kw。若在名义工况下工作时间为12.0小时(机组每天的工作时间一般不应大于14h),则所需机组的数量为:
N=Q/(T•W)=465.11/(12.0×18)
=2.10台,取N=2台。
式中:N——机组数量(台)
Q——热负荷量(kw.h)
T——名义工况下设定的机组运行时间(h)
W——名义工况下机组制热量(kw)
校订工作时间:
Ts=Q/(N•W)=465.11/(2×18)
=12.64h
式中:Ts——名义工况下机组实际运行时间(h)
Q——热负荷量(kw.h)
N——机组数量(台)
W——名义工况下机组制热量(kw)
结论:在名义工况下,采用2台5P型机组,每天工作12.64个小时可制取10吨55℃热水(温升40度)。
五、冬季校核
考虑到白天与夜间的室外温差,结合热泵制热运行的热效率受环境温度影响的特点,建议机组在冬季的实际工作时间设定在早6:00~晚10:00的时间段,此时间段当地的低室外平均温度约为0℃。查5P型机组性能曲线表,该机组在环境温度0℃时的制热量为10kw,则2台5P热泵机组每天完成加热10.0吨55℃热水的时间为:
Td=Q/(N•Wd)=465.11/(2×10)=23.2555h
大于14小时,故需要配置辅助电加热系统,电加热系统功率为18KW,则冬季主机启动时间为:
Td=Q/(N•Wd)=465.11/(2×10+18)=12.23h
小于14,故设计合理。
式中:Q——冬季机组日制热量(kw.h)
Wd——冬季机组单机小时制热量(kw)
N——机组数量(台)
Td——冬季时机组日运行需要时间(h)
采用2台5P机组可以满足冬季时的制热需求。系统中电辅助加热配置18KW。
六、结论
通过以上设计计算可以得出,选用2台5P热泵热水机组和辅助18KW电辅助加热,可满足该项目在环境温度为0℃及以上时每天制取10.0吨55℃热水的需求(温升40度)。
系统原理图及优势说明
(一)、系统原理图

1、机组配置:本工程共设计了2台5P热泵机组;
2、补水方式:冷水从供水管路上接入保温水箱(2吨),由2吨水箱补到8吨水箱,采用电磁阀加液位开关控制;
3、加热控制:2台机组分别对2吨保温水箱加热,当T1温度低于50°C时,机组和循环泵启动,当T1到达55°C时,机组和循环泵停止;
4、定时加热:本系统也可设置定时加热,具体要求时间段根据时间情况可以调整,如有低谷电设置在低谷电时间为佳;
5、辅助系统:本系统采用电加热18KW,只有环境温度低于5°C时启动;
6、管道循环:管道定时定温循环,一开就有热水,根据员工下班时间可调节;
7、智能控制:本系统为全自动控制,无须专人看护。
(二)、系统优势说明
1、冷热水不混合,8吨大水箱温度永远不低于45°C;
2、水箱分开承重,避免冷热水的混合;
3、可以将加热时间调整到低谷电时间段,更加节省运行费用;
4、主机集中加热小水箱,热的更快;
5、膨胀阀采用热力膨胀阀,故障率低,控制精度高;
6、系统用水量大时,2吨水箱始终有水,主机不会因为缺水进入保护状态;
7、相对单个水箱,系统2水箱分开承重,减少对楼面的集中压力;
8、主机加热功能和其他循环功能互相独立,互不影响;
9、系统独有的液位和温度双控,可满足补充道大水箱的水都是45度以上的热水。
八、系统投资成本核算
10吨工程预算



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