空气源热泵系统设计方案

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空气源热泵系统设计方案

长期以来空气源热泵空调系统,主要应用于长江流域及其以南地区。本文主要介绍低温空气源热泵系 统在北方地区的应用案例,并对系统设“•的注意事项进行r阐述,对系统初投资和运行贽用进行/分析。 实际运行证明,低温空气源热泵空调系统在北方制热是可行的,并且运行费用很低。

1工程简介

XX最大的综合类图书巾.场°本建筑长49. 2m,宽35. 1m,总建筑而积6900m:;建筑共计 4层,总高度为15. 9m。一层、二层、三层是图书市场,四层为办公室。本建筑自2001年6 月开始施工,2019年10月完工,2020年11月空调开始调试运行。

2空调计算设计参数

2.1室外空调计算参数,见表1。

表1室外空调计算参数

季节 室外计算干球温

度9 室外il•算湿球温 度(C) 室外计算相对湿

度(%) 室外风速(m/s) 大气

压力(hPa)

熨季 32.7 26.2

2.3 1002.2

冬季 -12

52 2.6 1023.4

2.2室内空调设计参数,见表2。

表2室内空调设计参数

房间

名称 熨季 冬季

噪声(dBA) 新风量

(m3/h • p) 温度(℃) 相对湿度(勃 温度(C) 相对湿度R)

图书室 24-27 W60 8-20 240 W45 12

阅览汇 24-27 〈60 8-20 240 W40 12

办公室 24-27 W55 8-20 240 W50 30

会议室 24-27 W60 8-20 240 W45 30

3冷热源选择

1.1 冷热源选择依据

秦皇岛市是全国闻名的度假旅游城市,市政府对环境污染问题特别重视,尤其是冬季供 暖产生的污染问题。秦皇岛市供暖期较长,约为5个月。供暖资源也很丰富:煤、油、城市 集中煤气、电和城市集中供热,由于本项目在开发区,没有城「6集中供热,燃煤也被禁止使 用,可利用的资源仅为油、城市集中煤气和电。秦皇岛由没有电增容,城市煤气有市政费用。 同时在与开发商接触过程中,开发商提出以下几点要求: ①安全、环保、没有污染;②运行费用低:③系统运行可靠;④维护方便。

1.2 冷热源初投资比较

根据开发商提出的要求,提供以下比较方案:方案1,空气源热泵空调系统:方案2, 螺杆冷水机组+电锅炉:方案3,螺杆冷水机组+煤气锅炉:方案4,螺杆冷水机组+油锅炉。 各种方案初投资,见表3。

表3各种方案初投资

项目 方案1 方案2 方案3 方案4 备注

制冷型(kW) 816 820 820 820

制热量(kW) 840 660 660 660

制冷机房(万元) 108 51 51 51

制热机房(万元) 0 28 26 24

电气(万元) 18 23 23 23 含控制

机房土建费(万元) 0 30 30 30

合计(万元) 126 132 130 128

1.3 运行费用分析比较

夏季,各种方案的系统制冷系数接近,又由于秦皇岛市夏季制冷期较短,这里不做比较, 仅对冬季供热时的运行费用进行分析比较,结果见表4。

表4各种方案冬季运行费用分析比较

方案 _____ 方案] 方案2 方案3 方案3

单位发热值 3600Kj/kW • h 3600Kj/kW • h 112OOKj/m3 40000Kj/kg(l)

机组热效率 2. 5: 1 0. 95 0.8 0.8

产生IkW热量

需要资源量 0. 4 kW • h 1. 05 kW - h 0. 39 m3 0. 14 kg(l)

单位资源费用 0. 5 元/ kW • h 0. 5 元/ kW • h 0. 7元/小 3.2 元/ kg(l)

产生IKw热量

需要的费用 0. 20 元 0. 52 元 0. 28 元 0. 45 元

3. 4结果分析

通过以上分析可以看出,空气源热泵空调系统不仅初投资较低,其冬季运行费用也优于 其他三种方案,所以,本工程选用低温空气源热泵机组作为空调系统冷热源。

4机房设计

3.1 空气源热泵机组选型

图1设备布置图

1低温空气源热泵空调机组2冷热水循环水泵3电加热器4电子水处理器5膨胀水箱

6电器及控制装置

3.2 空气源热泵水系统设计

本空气能热水器系统主力管采用异程式,每层均采用同程式,两台主机为并联方式。系 统原理图见图2。

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图2系统原理图

1低温空气源热泵空调机组2冷热水循环水泵3电加热器4电子水处理器5膨胀水箱

4. 3其他设备选型

① 冷热循环水泵:KQL100/160-15/2,两用一备,流量10(W/h,扬程32mHe,功率15 kW;

② 电子水处理器:SHN-8,一台,流量120m3/h-220m'/h,功率12W:

③ 辅助电加热器:DR-90,两台,功率90kW: DR-60, 一台,功率60 Kw0 ? 3 2 e 2

•后 □

口矮

6 3 □d同

I

第 口 £ L 豆 Jf X « * 5末端系统设计

末端系统采用风机盘管+新风系统,本建筑的营业厅四周为落地玻璃窗,建筑的进深也 较大,这样会导致空调负荷较大,且集中在建筑的周闱。在施工图设计时,营业厅采用了内 外分区的方式。在负荷较大的外区,采用风机盘管+新风方式:在负荷较小的内区,采用吊 顶式空调机组方式。四层办公区采用风机盘管+新风系统。

6自动控制

6.1 每台低温空气源热泵空调主机的冷热水进水管上分别设有1个水流开关,水流开关与主 机连锁。当进水量低于主机要求的最低水量时,主机将自动关闭。

6.2 水泵与主机连锁控制,系统启动时,水泵先开启,主机后开启:系统关闭时,主机先关

闭,水泵最后关闭。

6.3 新风机与电动风阀连锁,新风机关闭时,电动风阀关闭,以防止新风机表冷段冻裂。

6.4 电加热器启停控制。电加热器采用分级启停,根据不同水温度,启停相应的电功率。

6.5 主机冬季防冻措施。主机具有两级冬季防冻保护措施:当室外温度低于5℃时,启动水

泵:当循环水温度低于15°。时,热泵机组开始制热。

7实际运行情况

本工程自投入运行以来,已经经历了一个制冷季和两个采暖季。百信图书广场每天营业 10个小时,一周工作7天,在实际运行过程中,业主每天均对系统进行较为详细的数据记 录,从记录的数据分析可以看出,每年11月和次年的2、3月的运行费用较低,为3元/m二 左右:每年12月和次年的1月的运行费用较高,为5元/m;左右:全年平均为4元/m:左右。 由此可见,低温空气源热泵空调系统是比较节能的空调系统。

8设计得失分析

由于低温空气源热泵空调系统首次应用于北方,使得辅助电加热器的选择容量偏大。在 实际运行中发现,只有60 kW的电加热器在气温较低时运转,一台90kW的电加热器只有在 早晨系统启动时运转30分钟左右,而另一台整个冬季几乎不运转。电加热器的选型偏大, 也增加了配电方面的投资。

9结束语

9.1 低温空气源热泵空调系统是一种在能型空调系统,该系统不仅运行费用低廉,符合绿色 环保的要求。 9.2 低温空气源热泵空调系统设计简单,维护方便,且扩大了建筑有效使用面积。

9.3 低温空气源热泵空调系统适合在华北地区、黄河中下游流域和西北的部分地区使用,是 值得推广的空调系统。