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    太阳能热水工程:空气源热泵设计选型

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第二节、空气源热泵设计选型
一、机组选型计算
(一)、热泵热水机组选型时需确定下列设计条件:
●系统热负荷(kW)
●自来水补水温度(℃)
●热水设计温度(℃)
●环境温度(℃)(冬季室外极限温度,和冬季室外计算温度)
●水系统热损失
(二)、选型步骤:
1、查询当地气象,水文参数,确定自来水补水温度,环境温度;
2、计算系统热负荷;
热负荷计算公式:
Q=V*c(tr-tl)k/860(k.cal/kW.h)
式中:Q——系统热负荷(kW.h)
V——设计热水量(L)
c——水的比热,取1k.cal/(L•℃)
tr——设计热水温度(℃)
tl——自来水补水温度(℃)
k——考虑水系统热损失的安全系数,取1.05~1.20
3、确定机组工作时间,名义工况下确定机组的型号和数量;
机组的数量确定:N=Q/T.W
式中:N——机组数量(台)
Q——系统热负荷(kW.h)
T——名义工况下设计运行时间(一般取10~16小时)
W——名义工况下机组制热量(kW)
4、按冬季温度条件校核机组制热量。
按项目当地冬季计算温度,查询热泵热水机组的性能曲线,确定机组冬季计算温度时的制热量,按热泵热水机组长工作时间来核对机组日制热总量,如满足不了制热要求,重新调整机组型号和数量,或者加辅助电加热和其它补热方式。
(三)、其它设备选型:
循环水泵:依据机组水流量,机组内部水阻力损失和系统水阻力确定。
水箱有效容积:依据日用水总量,和用水规律、机组制热量来确定。
1、实例计算
下面通过实例来说明热泵热水机组的选型计算过程。
典型实例:宾馆客房热水系统工程,地点:上海;日用水量:36m3;水温:55℃。
计算过程:
第一步,查询气象参数。
上海地区的气象参数:年平均气温16℃,冬季室外计算干球温度-4℃,相对湿度75%,冬季平均气温5℃左右,低气温-5℃,自来水温度是15℃;夏季室外计算干球温度34℃,湿球28.2℃,自来水温度是20℃。气候条件比较适合空气源热泵热水机组的使用。
第二步,确定总用水量,并根据总热水量确定总热负荷。
总用水量36m3/天。取安全系数K=1.1,则总热负荷:
Q=V*c(tr-tl)K/860(kcal/kW.h)=36000*(55-20)1.1/860=1611kW.h
第三步,选定机组的型号,计算机组数量。
设定机组工作时间12h/天。假设选用TFS-SKR840(S)机组,该机组名义工况下的制热量为36kW。
计算机组数量:N=Q/T.W=1611/12*36=3.73≈4台
第四步,校核冬季工况的制热量。
取安全系数K=1.2。则冬季总热负荷:
Qd=V*c(tr-tl)K/860(kcal/kW.h)=36000*(55-15)1.2/860=2009kW.h
按冬季室外计算温度-5度校核,冬季机组工作时间按16h/天,则单台机组实际需要的制热量:
Qc=Qd/(N.T)=2009/(4×16)=31.4kW
参考机组性能曲线图,该机组在环境温度-5℃时的制热量约为19kW,所以要选择的辅助电加热功率:
Wf=(31.4-19)=12.4≈12kW
结论:4台TFS-SKR840热泵热水机组能够满足该项目的要求。
2、热水系统工程设计与安装
根据各种不同的建筑用水特点和用水量,空气源热泵热水供应系统,既可用于局部热水供应系统,也可用于集中热水供应系统。
(热泵热水机组建筑)热水供应系统由两部分组成:

热水制备系统(第一循环系统):热水制备系统由热泵热水机组、热水箱、循环泵、软化水设备、仪表管件管网组成。由自来水管网向热水箱内补水,由循环泵提供水循环动力,水经过热泵加热后回到水箱,如此循环完成水的加热过程。


热水制备系统按水箱的蓄热方式可分为两种:一是单水箱系统。在热水供应系统中,只设一台满足日用水总量的热水箱,来贮存热水,一般适用于工厂、学校、企事业单位等分时加热、定时集中供水的场所。二是双水箱系统。是在热水供应系统中设有两个水箱:一台加热水箱(小容积),一台蓄热水箱(大容积),机组首先对加热水箱内的水加热,达到设定温度后,再将热水注入蓄热水箱,由蓄热水箱向热水管网供生活热水。适用于宾馆、饭店等需要24小时提供热水的场所。
热水供应系统(第二循环系统):热水供应系统由热水循环泵和热水配水管网和回水管网组成。水箱内的水被加热到设定温度,由循环热水泵经过管网送至各个配水点。
附件:包括过滤器、单向阀、减压阀、自动排气阀、闸阀、水嘴、压力表、温度计、自动控制感温组件和电动(磁)阀等。
3、热水供应系统工程安装注意事项
热泵热水机组在保障安装空间和基础负荷的基础上,可安装在建筑物阳台、屋顶、专用平台等区域的任何地方,但在选择位置时应注意以下因素:
1)、安装位置要有足够空间,便于安装、日常维护、检修以及换热通风。
2)、安装位置应尽量远离生活、工作区,以减轻或避免噪声对生活、工作造成影响。
3)、机组置于室外时建议采取防风、防雨、防冻措施。
4)、机组安装时应注意风向,避免直接迎风,避开强风口或其它设备的排风口。多台机组安装时应避免进出风“短路”或“串风”。
5)、机组在正常运行过程中会产生冷凝水,同时排污、清洗、除垢过程中会有大量的水排出,因此安装位置要便于排水。

4.热水系统设计安装要求
1)、水系统管路材料可以选择:镀锌焊接钢管、无缝管、紫铜管、不锈钢管、铝塑管、PP-R管。
2)、热泵热水机组直接加热泳池或娱乐池等循环水时,要采用特殊材质的冰水器热泵,或采用二次换热方式加热池水。
3)、热泵热水机组和蓄热水箱布局要合理,尽量减少管道长度和弯路。
4)、热泵热水机组进出水口应加装阀门和旁通管路,便于机组出现故障时隔断检修。
5)、为防止震动的传播,连接机组的水管要加装橡胶软接头,使用软性护线管。
6)、在机组的进出水管上和供热管网的供回水管上,应分别安装直读式温度计和压力表,在用水水源处加装水表,以便观察和分析系统、机组的运行情况。
7)、设备、管道、阀门、仪表的安装,要符合相关安装规范,要便于检修;管道支架要符合相应材质、型号强度要求。
8)、在水系统的凸出部位及高位置应安装自动排气阀;水系统管路的低处应设置排水(排污)阀。
9)、热泵热水机组制热的生活用水,要符合《生活饮用水卫生标准》,严禁直接使用地下水、河水、湖水等未经处理过的水源;不符合要求的水源必须安装水处理设备。
10)、机组安装时,在进出水口合适位置分别预留系统清洗口,便于对系统定期检查和清洗。
11)、为防止杂质进入机组发生堵塞,机组用进水管路必须安装过滤器,并定期清洗。
12)、为保证机组水系统正常的水流量和流速,应当校核机组标配的水泵,不能满足系统要求时,应更换水泵,多台并联时好采用外置水泵。
13)、水系统管路应当选用优质的保温材料,保温厚度视当地环境和保温材料的保温性能而定。
14)、机组安装完毕后,水系统必须进行清洗和水压试验。

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