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    水源热泵中央空调系统设计

上海太阳能工程-上海湘宸太阳能节能公司19821280256是一家以太阳能热水器生产为主的太阳能工程厂家,公司在太阳能行业有做过的工程案例有:平板太阳能热水器,阳台壁挂式太阳能热水器,分体太阳能,平板分体太阳能热水器工程,等,公司承接太阳能热水器工程,太阳能采暖,太阳能发电,太阳能空调等。
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一、设计参考规范及标准
在设计时水源热泵中央空调主要参考以下的规范及标准:
1.通用设计规范:
1.《采暧通风及空气调节设计规范》(GBJI19-87)
2.《采暖通风及空气调节制图标准》(GBJ114-88)
3.《建筑设计防火现范》(GBJ116-87)
4.《高层民用建筑设计防火现他》(GBJ0045-95)
5.《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95)
2.专用设计规范
1.《宿舍建筑设计规范》(JGJ36-87)
2.《住宅设计规范》(GB50096-99)
3.《办公建筑设计规范》(JG67-89)
4.《旅馆建筑设计规范》(JGJ67-89)
5.《旅游旅馆建筑热土与空气调节节能设计标准》(GB50189-93)
6.其它专用设计规范
3.专用设计标准图集
1.《暖通空调标准图集》
2.《暖通空调设计选用手册》(上、下册)
3.其它有关标准
二、水源热泵中央空调系统方式
1.水源热泵中央空调主机布置方式
水源热泵中央空调主机的方式主要是并联方式。
1.1.两台或多台水源热泵中央空调主机可以采用并联方式,来实现夏季制冷和冬季制热。
水源热泵中央空调主机并联示意图见图4-1。

1.2.运行方式:表4-1

1.3.并联方式使用条件要求
(1)水源水比较充足
(2)水源水温:18~22℃
1.4.水源中央空调主机并联特点
(1)系统管路比较简单
(2)运行、维护比较方便
(3)控制程度较高
(4)水源水用量比较大
2.水源热泵水系统方式
由于工程场地外境条件千差万别,使得地表水、地下水、废水的水温、水量、水质情况各异,每个工程不尽相同,水源水系统的连接方式也不相同。
2.1.水源水直接进入机组方式
当水源水质较好,矿化度<350mg/L,含矿量<水源水温又适中(18℃≤22℃)时,水源水可以直接进入机组,来实现空调设计效果。
(1)水源水直接进入机组示意图见图4-2

图4-2水源水直接进机组示意图

(2)运行方式
(3)水源水直接进入机组特点
A.水源水直接进入机组,减少能量损失
B.可以更广泛地适应水源水
C.系统管路比较简单
D.运行维护比较方便
2.2.水源水混水方式
当水源水温不在18~22℃之间时,如夏季水源水温低于18℃时,水源水不得直接进入冷凝器;冬季水源水温高于22℃时,水源水不得直接进入蒸发器,为解决这一问题,我们建议采用混水方式。工程中常用的混水方式有以下几种:
(1)电动三通阀混水方式:
水源水混水可以采用电动三通阀的方式进行混水,同时应配有混水泵和相应的控制装置。
A.电动三通阀混水示意图见图4-3
C.电动三通阀混水特点

a.解决了夏季水源水温低于18℃和冬季水源水温高于22℃的问题
b.可以节约水源水量

c.系统操作,控制较为复杂
d.增加初投资
(2)混水器混水方式
A.混水器混水示意图见图4-4

B运行方式

C.混水器混水特点
a.解决了夏季水源水温低于18℃和冬季水源水温高于22℃的问题
b.可以节约水源水量
c.使系统操作、控制较为复杂
d.增加初投资
(3)混水池混水方式
A.混水池混水示意图见图4-5
B.运行方式见表4-5
C.混水池混水特点
a.解决了夏季水源水温低于18℃和冬季水源水温高22℃的问题
b.可以节约水源水量和蓄能(可与消防水池共用)
c.增加水池面积
d.增加水源水中的含氧量
e.控制难度增大
(4)混水池运行方式表4-5

2.3.板式换热器方式
采用板式换热器主要有以下两个方式:
当水源水杂质较多,含盐度及其他矿化物较多时,可以采用板式换热器方式。

B.运行方式见表

C.因水源水质采用板式换热器的特点:
a解决了夏季水源水温低于18℃和冬季水源水温高于22℃的问题
b.所有的循环水都处于闭式环路系统,保证了进入主机的水源水质
c.可以适用不同水质的水源水,节省了水量,并提高了机组的适用范围
d.运行管理较为复杂
e.使运行费用略有增加
2.4.辅助加热或冷却的水源水方式
当水源水量受到限制,或者冬季水源水温小于10℃,或者夏季水源水温大于40℃,或者不满足冬季供热需求,或者不满足夏季供冷需求,或者两者都不满足时,也就是说,当建筑物在热、冷的天气峰时,负荷过大时,我们建议采用如下方式来解决:
(l)采用辅助电热(锅炉辅助加热)方式
A.辅助电加热示意图见图4-7。

B.运行方式

C.辅助电热方式特点
a.解决了冬季峰时负荷过大,水源水温不够的问题
b.控制较复杂
c.可靠性高
d.初投资较小
(2)采用辅助冷却塔方式
A.辅助冷却塔示意图见图4-8。

B.运行方式

C.辅助冷却塔方式特点
a.解决了夏季水源水温度过高,水量不够或夏季高峰时负荷过大的特点
b.控制较复杂
c.可靠性高
d.初投资较小
三、负荷估算及机组选型
1.空调负荷估算
1.1.空调冷负荷估算
(1)冷负荷估算
A.空调冷负荷法估算冷指标,见表4-9
空调冷负荷法估算冷指标(W/m²空调面积)


注:本表为大负荷,再求建筑总冷负荷时,应考虑空调房间同时使用系数0.7-0.9
B.按建筑面积冷指标进行估算

建筑面积冷指标
2).按上述指标确定的冷负荷,即是制冷机的容量,不必再加系数。
3).由于地区差异较大,上述指标以北京地区为准。南方地区可按上限采取。

1.2.热负荷估算
(l)按建筑面积热指标进行估算
建筑面积热指标
(2)窗墙比公式法:
q=(7a+1.7)W/F(tn-tw)W/m²
式中:q—建筑物的供热指标,W/m²
a—外窗面积与外墙面积(包括窗)之比
W—外墙总面积(包括窗),m²
F—总建筑面积,m²
tn—室内供暖设计温度,℃
tw—室外供暖设计温度,℃
(3)冷热负荷说明
A.以上估算的冷热负荷指标,是按2000年10月1日以前执行的《民用建筑节能设计标准》进行估算的。
B.新的《民用建筑节能设计标准》,自2000年10月1实施执行,其冷热负荷指标,应参照有关的标准。
2.水源热泵中央空调机组选型
1.机组性能表:
在下列表格中,列出了机组的冷冻水,冷却水的供回水温度及在以上温度下的机组制冷量、制热量和输入功率。
机组性能表,见表4-11。



(1)机组选型步骤
A.估算或计算冷负荷
通过4.3.1节1中估算法进行估算总冷负荷,或通过有关的负荷计算法进行计算。
B.估算或计算热负荷
通过4.3.1节2中的估算法进行估算总热负荷,或通过有关的负荷计算法进行计算。
C.初定机组型号
根据总冷负荷,及表4-14,初次选定机组型号及台数。
D.确定机组型号
根据总热负荷及表4-15,校核初定的机组型号及台数。并确定机组型号。
(2)机组选型案例
例:建筑情况——南京市某办公楼建筑面积为17000m²,空调面积为12750m²,其中大会议室面积500m²,小会议室面积为1200m²,含有新风。
地下水情况:地下水温为18℃,可直接进入机组,水源水应回灌。请根据以上情况,确定机组型号及相应的参数。
A.计算冷负荷
a.按空调冷负荷法估算:
大会议室500×358=1790000W=179kW
小会议室:1200X235=282000=282kW
办公区:11050X151=1668550=1669kW
合计:179十282+1669=2130W
选主机时负荷:2130X0.75=1598kW
b.按建筑面积法估算:
17000X92=1564000W=1564kW
c.由1)、2)计算结果,冷负荷按1600kW计算。
B.计算热负荷
按空调热负荷法计算:
17000X60=1020000W=1020kW
C.初选定机组型号及台数
根据冷负荷1600kW,初选两台GSHP82O型机组。单台机组在18℃,冷冻供回水温度为7~14℃时,制冷量为816.6kW,两台合计为1633.2kW,符合要求。
D.确定机组型号:
总热负荷为1020kW,GSHP820型机组在18℃,供回水温度52~42℃时,制热量为952kW,符合要求。
E.后确定为两台GSHP820型机组,其中,夏季制冷时,采用两台机组,冬季制热时,采用一台机组,需调峰时两台机组可同时运行。其具体参数见表4-12。
GSHP820型机组性能参数表

四、水源热泵中央空调系统水量计算
1.夏季水源热泵中央空调系统水量的计算:
根据热力学定律,可以从以下公式中获得水源水量和冷冻水量。
Gr=0.86(QL+N)/△TY
GL=0.86QL/△TL
式中:Gr:水源水量,m3/h
GL:冷冻水量,m3/h
QL:水源中央空调系统主机制冷量,kW
N:水源中央空调主机电功率,kW
△TY:水源水进出水源中央空调主机温差,℃
△TL:冷冻水进出水源中央空调主机温度,℃
2.冬季水源热泵中央空调系统水量的计算:
根据热力学定律,亦可得冬季时的水源水量和热水量,从以下公式中便可获得。
GY=0.86(QL-N)/△TY
Gr=0.86Qr/△Tr
式中:GY:水源水量,m3/h
Gr:热水水量,m3/h
Qr:水源中央空调系统主机制热量,kW
N:水源中央空调主机电功率,kW
△TY:水源水进出水源中央空调主机温差,℃
△TL:冷冻水进出水源中央空调主机温度,℃
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