浅谈宿舍热泵热水系统计算和设备选型

珠海某大学学生宿舍热泵热水系统设计学院机械与车辆学院专业：姓名：指导老师：热能与动力工程学号：职称：110405021002教授中国·珠海二○一五年五月诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业论文《珠海某大学学生宿舍热泵热水系统设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，论文使用的数据真实可靠。

承诺人签名：日期：年月日珠海某大学学生宿舍热泵热水系统设计摘要在当代伴随着人们生活质量的提高,一系列的问题接踵而来。

生活水平的日益提高，人们逐渐对居住环境的要求也是越来越高。

与此同时人们对能源的需求量的增大逐渐成为一个话题，伴随着人们对能源需求的逐步增加,能源的供需质量与供需量的问题日益突出。

节能环保,以及人们对使用能源的要求，已成为当今社会迫切的问题。

当今社会的我们大量使用天然气、煤炭、石油等不可再生能源，同时在这些能源的使用时给我的环境也造成了严重的损坏，在人们对能源需求的日益增大的情况下，能源日渐枯竭，能源危机的问题也同样是人们必须严肃已待的。

在日常生活中消耗能源以换取我们必须的物质。

卫生热水就是我们日常生活中必不可缺的一项,随着生活水平的提高，人们对于日常所需也并不在那么吝啬。

随之而来的是人们对于卫生热水需求的增加,生活卫生热水的能耗也是日益加大。

那么如何降低热水系统的能耗,也成为人们日常生活中的不离口的问题，也是国家节能减排、环保的问题。

在科技日益发展的当今，更新换代的热水系统是通过将空气源热泵技术应用在其上，达到新一代热水系统的应用标准,空气源热泵热水系统将取代使用传统能源的热水系统。

更好的节能、环保等优势及其一身空气源热泵热水系统。

在追求实用的同时对能源的消耗也是干净清洁的能源，可以大大减小当代对传统能源需要的压力。

本设计《珠海某大学大学学生宿舍热泵热水系统》选取北京理工大学珠海学院第36栋宿舍楼进行设计。

通过根据舒适、实用、便于学校管理的原则，并且充分的考虑节能以及环保的要求，通过对各式多样的热水系统进行原则分析以及经济分析和节能环保分析，结合我校的第36栋学生宿舍的热水使用情况，本设计采用空气源热泵热水系统，以其进行我校的第36栋学生宿舍的空气源热泵热水系统的整个设计。

设备选型
1、机组每天额定供水量(额定工作时间≤14小时)
【公式】⑴、额定小时供水量×额定工作时间=每天额定供水量
⑵、额定小时制热量×电能热值860千卡/度×额定工作时间=额定生产热量
2、每天总热负荷计算 (加热1升水温升1度需要1千卡热量)
【公式】总用水量×需提温度=每天总热负
3、设备选用
每天热水总用量≤每天额定供水量
每天总热负≤机组每天额定生产热量
实例
某工厂员工宿舍楼共住200人,每天每人需要55℃淋浴热水40L
【冷水进水温度15℃、热水出水温度55℃、即需温升40℃】
每天总用水量即200人×40L=8000L=8吨
每天总热负荷即8000L每天总用水量×40℃=320000千卡
设备选型: 威德斯WAS050A热水机组2台
额定额定小时供水量420L 额定小时制热量16.5KW
2台机额定供水量:420L×2台×14小时=11760L
2台机额定总热负荷: 16.5KW×2台×14小时×860千卡/度=397320千卡
每天总用水量8000L＜2台机组每天额定供水量11760L
每天总热负荷320000千卡＜2台机组每天额定总热负荷397320千卡。

空气源热泵机组的设计选型总结一、热水量及耗热量的计算1、日耗热量的计算依据规范《建筑给水排水设计规》GB50015-2003，全日供应热水的宿舍（ I 、II 类）、住宅、别墅、酒店式公寓、招待所、培训中心、旅馆、宾馆的客房 ( 不含员工 ) 、医院住院部、养老院、幼儿园、托儿所 ( 有住宿 ) 、办公楼等建筑的集中热水供应系统的设计日耗热量应按下式计算：)(t t q Q l r r r d m c 式中Q d ——日耗热量，KJ/ d ；C ——水的比热，4.187 KJ/ kg ·℃q r ——热水用水定额L/ 人·d 或L/ 床·dm ——用水计算单位数（人数或床位数）r ——热水密度，kg/Lt r ——热水的温度，t r = 60℃t l ——冷水温度，℃2、设计日用水量)(11t t Q q l r r drd c 式中q rd ——设计日用水量，L/ d ；Q d ——日耗热量，KJ/ d ；C ——水的比热，4.187 KJ/ kg ·℃r ——热水密度，kg/Lm ——用水计算单位数（人数或床位数）t r 1——设计热水的温度，℃t l 1——设计冷水温度，℃3、设计小时耗热量全日供应热水的宿舍（ I 、 II 类）、住宅、别墅、酒店式公寓、招待所、培训中心、旅馆、宾馆的客房 ( 不含员工 ) 、医院住院部、养老院、幼儿园、托儿所 ( 有住宿 ) 、办公楼等建筑的集中热水供应系统的设计小时耗热量应按下式计算:Tc m r l r r h h t t q K Q )(式中Qh ——设计小时耗热量，KJ/ h ；C ——水的比热，4.187 KJ/ kg ·℃q r ——热水用水定额L/ 人·d 或L/ 床·dm ——用水计算单位数（人数或床位数）r ——热水密度，kg/Ltr ——热水的温度，t r = 60℃t l ——冷水温度，℃T ——每日使用时间，hK h ——小时变化系数，见下标6.4.2 选取4、设计小时用水量)(t t Q q lr r h rh c式中Q h ——设计小时耗热量，L/ h ；C ——水的比热，4.187 KJ/ kg ·℃r ——热水密度，kg/Lt r ——设计热水的温度，℃t l ——设计冷水温度，℃二、设备选型1、机组小时供热量空气源热泵热水机组小时供热量按下式计算:T Q K Q d g 11式中Q g ——热泵机组设计小时供热量KJ/ hQ d ——最高日耗热量KJ/dT 1——热泵设计工作时间，12～20 hK 1——安全系数，可取 1.05～1.0所选热泵的总制热功率应在相应的工况下，大于设计小时供热量Q g2、贮热水箱的选择（1）全日制集中热水供系统贮热水箱有效容积，应根据日耗热量、热泵持续工作时间及热泵工作时间内耗热量等因素确定，当其因素不确定时宜按下式计算：式中：Q h ——设计小时耗热量 (kJ/h) ；V r ——贮热水箱有效容积（ L ）；T ——设计小时耗热量持续时间（ h ）；η——有效贮热容积系数，贮热水箱、卧式贮热水罐η = 0.80 ～ 0.85 ，立式贮热水罐η = 0.85 ～ 0.90 ；k 2 ——安全系数， k 2 =1.10 ～ 1.20 。

空气能热泵热水系统的设计选型随着人们生活水平的提高，热水器在各个场所使用越来越广泛。

而选择中央热水工程方案首要考虑安全，同时要求管理方便、节能和环保。

空气源热泵热水机组没有燃烧，没有排放，没有易燃易爆触电等隐患，比各种锅炉、电热水器都安全。

又不像太阳能怕阴雨天和黑夜，能够全天侯工作。

机组自动运行可无人值守。

不仅初投资小，而且运行费用非常低，因此近年来空气能热水系统迅速发展。

空气源热泵热水设备是新一代的节能环保产品，符合当前建设节能社会的国策。

该系统采用热泵逆卡诺原理，从空气中的到大量免费热能，不但环保、安全、管理简单(全自动控制)，而且不受天气影响全天候运行，是目前所有热水系统中综合经济性能最好的一种,可以节省可观的运行费用。

下面根据设计手册，和09版给排水技术措施对空气源热泵机组的设计选型做了单独整理。

一、热泵热水机组选用要求空气能热水机组热源是空气，其性能受环境影响较大，根据现有资料：1.环境温度低于-15℃时，大部分热水机阻不能正常启动。

这就要求热水机组使用区域要求适用地区冬季环境温度最低温度高于-15℃。

2.环境温度低于10℃时，热水机组制COP值开始衰减。

这意味着要满足用户要求，系统需要辅助热源。

这就加大了热水系统的能耗。

热水用水不经济。

由此可知空气源热泵热水机组适用于夏热冬暖地区。

根据我国气候条件，推荐在长江以南地区选用空气源热泵机组。

二、热水供水系统设计（一）计算参数1.热水用水定额2.冷水温度在计算热水系统的耗热量时，冷水温度应以当地最冷月平均水温资料确定。

无水温资料时，可按表6.2.1确定。

3.用水水温采用集中热水供应系统的住宅，配水点的水温不应低于45℃。

盥洗用、沐浴用和洗涤用的热水水温参见表6.2.3注意：集中热水供应系统中，在水加热设备和热水管道保温条件下，加热设备出口处与配水点的热水温度差，一般不大于10℃。

（二）热水量和耗热量的计算1.日耗热量和热水量的计算全日供热水的住宅、宿舍、别墅、招待所、培训中心、旅馆、宾馆、办公楼、医院住院部、养老院、幼儿园、托儿所(有住宿) 等建筑的集中热水供应系统的日耗热量、热水量可分别按下列公式计算：2.设计小时耗热量1 ）全日集中热水供应的居住小区的设计小时耗热量按下列情况分别计算：a.当小区的公共建筑(如餐馆、娱乐设施等) 的最大用水时段与住宅的最大用水时段一致时，应按两者的设计小时耗热量叠加计算，设计小时耗热量计算见公式（6.4.2-1）b. 当小区内有与住宅的最大用水时段相同的公共建筑(如餐馆等) 和不相同的公共建筑(如办公用房等) ，则设计小时耗热量应为住宅与前者的设计小时耗热量加后者的平均小时耗热量计算。

空气源热泵设计选型和计算方法空气源热泵是一种利用空气中的低温热能制热或制冷的热泵装置。

它具有环保、高效、节能等优点，并且适用范围广泛，因此受到越来越多的关注和应用。

本文就空气源热泵的设计选型和计算方法进行详细的介绍。

一、空气源热泵设计的基本原理空气源热泵设计的基本原理是将低温热能通过压缩和膨胀过程转换成高温热能，从而实现制热或制冷的目的。

空气源热泵系统主要由压缩机、膨胀阀、冷凝器、蒸发器等几个基本部件组成。

其中，压缩机用来将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂，在冷凝器中放出热量，实现制热。

而在制冷时，则将热量从室内抽出，放到室外进行散热。

这样就能够在室内实现舒适的温度。

二、空气源热泵设计选型方法1.确定采暖面积和热负荷在进行空气源热泵的设计选型时，首先需要确定采暖面积和热负荷。

采暖面积一般是根据建筑的平面和体积进行计算，一般是按照每平方米15W进行计算。

而热负荷则需要考虑气候条件、建筑物自身热损失、人员活动等因素。

根据这些因素确定热负荷后，就可以选择相应的空气源热泵设备。

2.确定空气源热泵的热工性能参数在空气源热泵的设计选型过程中，需要根据实际情况确定热泵的热工性能参数。

主要包括压缩机的冷凝温度、蒸发温度、制冷剂的种类、制冷剂的充注量等。

这些参数的选择将直接影响到空气源热泵的制冷或制热效果。

3.确定空气源热泵的策略控制参数在空气源热泵的设计选型中，还需要考虑到不同的策略控制参数。

包括时间控制策略、温度控制策略、湿度控制策略等。

这些控制策略的选择将直接影响到空气源热泵的运行效果和能耗消耗的大小。

三、空气源热泵的计算方法1.空气源热泵的制冷量计算空气源热泵的制冷量是指单位时间内从室内吸收的热量。

一般是采用以下公式进行计算：Qc=W·(T1-T2)/3600其中，Qc为制冷量，单位为W；W为空气源热泵的制冷功率，单位为W；T1为室内温度，单位为℃；T2为室外温度，单位为℃。

2.空气源热泵的能效计算空气源热泵的能效是指单位时间内的能量输出与能量输入之比。

生活热水负荷计算已知：1）根据统计，公寓共252户，每户按3人计，共为756人。

2）热水箱贮水水温55 E3）热水定额60-100L/人.d根据标准图集06SS127《热泵热水系统选用与安装》计算方法，生活热水选型计算如下：4.3.1热水系统最高日热水量按公式1）计算：Q = m x q r/1000 1）3式中：Q r —最高日热水量（m/d）m--- 用水计算单位数（人数或床位数）q r---热水用水定额（L/人.d或L/床.d ），这里取80 L ;4.3.2全日制供应热水的住宅、别墅、招待所、培训、酒店、旅馆等建筑的集中热水供应系统设计小时热水量，按公式2）计算：Q r h = m x K h X qr/24000 2）3式中：Q rh —设计小时热水量（m /h）；K h—小时变化系数,按＜＜建筑给水排水设计规范＞＞这里取3.07 ;4.3.3最高日平均秒耗热量按公式3）计算：Q d=Q X C X p r X （t r-t l ）/（24 X 3600）3）式中:Q d—最高日平均秒耗热量（kW）;3Q r —最高日热水量（m /d）;C ——水的比热，C=4187 （J/kg. C）；p r——热水密度（kg/L ）；t r ――热水温度（C），热泵机组出水温度55C；t l ――冷水温度（C），武汉市取5C；4.3.4热泵机组制热量按公式4）计算：式中：Q g 热泵机组设计小时平均秒供热量（kW;Q g=24X Ki X Q d/T 1 4）热泵机组设计工作时间（h）;根据用水规律、低温热源情况和系统经济性等综合因素考虑确定。

全日供水时，建议取12-20（h）；这取12小时。

K i——安全系数。

可取1.05-1.103公式1）得：Q r = m X q r X /1000=756X 80/1000=60.5m /d3公式2）得：Q rh = m X K h X q〃24000=756 X 3.07 X 80/24000=7.7m /h公式3）得：Q=Q X C X p r X （t r- 11 ）/（24 X 3600）=60.5 X 4187 X 1 X 50/（24 X 3600）=146.6kW公式4）得：Q g=24X & X Q/T1 =24X 1.1 X 146.6/12=323 kW4.3.5热泵热水系统贮热总容积Vr按公式5）计算：7=T O X Q rh 5）3V r ――贮热总容积（m ）；T O――贮热持续时间，这里取2小时；3根据以上计算公式得：V r=T o X Q h=2X 7.7=15.4m。

浅谈宿舍热泵热水系统计算和设备选型摘要：本文通过某中学宿舍生活热水系统工程实例对集中热水供应系统设计涉及到的设计参数的选取、耗（供）热量计算和主要设备选型等问题进行阐述和探讨。

关键词：定时集中热水供应系统；空气源热泵；设计小时耗（供）热量；设备选型；建筑生活热水供应系统是现代生活必不可少的重要设施，也是耗能较大的设施之一。

学校学生宿舍管路设计较为复杂，且用水高峰时间较为集中，对集中热水供应系统设计要求更高。

现以一工程实例阐述宿舍集中热水供应系统的相关计算和主要设备选型。

（一）工程概况该项目为江门市骏凯豪庭中小学校（全日制学校），位于江门新会。

项目分别由中学综合楼、小学综合楼、教学楼、体育馆、幼儿园和配套公建组成。

其中中学综合楼和小学综合楼的宿舍采用集中热水供应系统。

因两栋建筑相距较远，且相对独立，故各自设置独立热水系统。

现以中学宿舍为例进行相关计算和设备选型（小学宿舍热水系统类同）。

中学综合楼首层为饭堂，2~4层为宿舍，共117间宿舍，每间宿舍10人，属III、IV类宿舍（最高日热水用水定额40~80L/人*日），总住宿人数1170人。

每间宿舍内有两个淋浴间（蹲位设于淋浴间内）、两个盥洗盆。

系统供应淋浴、盥洗用热水。

（二）系统选择通过对不同类型热水系统的能耗和投入成本对比分析，最终选用空气源热泵供热水方式。

因江门地区最冷月平均气温不彽于10℃,故不需设置辅助热源。

为使系统冷热水供水压力平衡、降低能耗，系统采用闭式承压保温水箱蓄热。

蓄热水箱及加热设备设于天面。

因最高日用热水量大于30m3，故在天面热水回水管上设置膨胀罐。

热水管网采用同程布置，确保用水点能及时出热水，避免造成不必要的浪费。

（三）空气源热泵的选型中学宿舍用水特别集中，主要集中在17:00~19:00、21:00~22:00两个时段，其中17:00~22:00热水用量占全天用水量的70%~80%以上，见下图：因宿舍用水具有很明显特点：用水时间集中，洗漱时间短、学生多、用水器具少、热水采用IC卡收费，故实际可视为定时供应热水。

热水系统热泵选型估算步骤
一、确定热水需求量及加热量
①. 根据不同的用水环境及地方习惯，计算好每日总的热水需求量（单位“M3/天”或”“吨/天”）
④. 根据②与③计算好温差，
⑤. 1吨水/1M3升高1℃需要1.163KW的热量
⑥. 计算加热量：①*④*⑤=加热量（单位KW）。

⑦. 为机组设定好，每日加热的时间，一般设为每天工作10个小时。

二、热泵设备确定
用每天的加热量⑥除以机组的工作时间⑦，得出的值，就是机组的制热量（铭牌中的数值）取相近。

如：北方，冬天，一澡堂用自来水，每日需热水5吨，初始水温4℃，需加热到55℃，
则5吨水每日需要热量为：5吨水*温差（55-4）*1.163=297KW 设计机组每日工作时间10个小时，
那么机组功率为：297/10=29.7KW。

根据我们计算
一种是用台机器，即1+2号机，“KFXRS-12IID” +“ KFXRS-19IID”
另一种，用一台机器，直接用3号机“KFXRS-35IID”
需要注意的是：北方，冬季还需要考虑机组极限条件下制热性能衰减，二、水泵设备确定
如我们选“KFXRS-35IID”，则不考虑扬程情况下，水泵流量计算方式为：机组制热量35*经验常数0.172=6吨/小时=10L/分钟。

1.5匹热泵热水器系统设备设计选型探讨摘要：近二十年来，随着经济社会的发展，空气源热泵技术得到了前所未有的进步，尤其是在制冷空调系统上，包括家用空调器、商用中央空调机组以及工业工艺用的制冷制热设备等。

本文主要对1.5匹热泵热水器系统设备设计选型进行了探讨，以供参考。

关键词：热泵热水器系统；设备设计；选型1.热泵热水器选型计算1.1温度温度是衡量物体冷热的尺度，是热水系统设计计算的一个重要参数。

从微观上看，温度标志着物质分子热运动的激烈程度，温度升高，分子运动速度加快；温度降低，分子运动速度减慢。

在法定计量单位中，采用热力学温度，并允许摄氏温度同时使用。

1.2热量热量是能量的一种形式。

它是表示物体吸热或放热多少的物理量。

热最的物量符号为Q，单位符号为J（焦耳）。

热力学中规定，当物体吸热时热量取正号，放热时取负号。

美制的热量单位符号为 cal（卡），英制单位符号为 Btu（英热单位）它们与法定计量单位 J 关系为：1cal=4.1868J 1Kcal=1000cal=3.968 Btu1.3比热容单位质量的物质，温度每升高或降低 1K 所需加入或放出的热量，称为该物质的比热容。

比热容的物理量符号是c，单位符号为 KJ/（kg.k）。

水的比热容为4.2 KJ/（kg.k）。

1.4输入功率热泵热水器产热所需的电功率（主要包括风机、压缩机的电功率）。

1.5能效比和性能系数性能系数（COP）的定义为：在额定工况和国家标准规定条件下，空气源热泵制热时，制热量（Q2）与有效输入功率（P）之比，即COP＝ Q2 ／P，其值用瓦／瓦表示。

而我们习惯把性能系数（COP）称做能效比，其实能效比（EER）的定义为：在额定工况和国家标准规定条件下，空调器进行制冷运行时，制冷量（Q1）与有效输入功率（P）之比即 EER ＝ Q1 ／P，其值用瓦／瓦表示。

1.6压力压力是力除以面积，物理量符号用T表示，单位符号为Pa（帕），1Pa=1N/m2。

热泵热水计算方法热泵热水系统是一种利用热泵技术提供热水供应的系统。

它通过从环境中提取热能，作为热水的加热源，可以实现高效节能的热水供应。

在设计和计算热泵热水系统时，需要考虑以下几个方面：1.热水需求量：首先需要确定所需的热水需求量，即每天需要供应的热水量。

可以根据用户的使用量、用水方式和用水时间等来确定。

一般可以根据规范和标准，来确定热水需求量的计算方法。

2.热泵性能系数：热泵的性能系数(COP)是衡量热泵系统能效的重要指标。

它表示单位电能输入时，热泵系统所产生的热能输出的比例。

COP 的计算方法为：COP=产热量÷电能输入量。

COP的值越高，说明热泵的性能越优秀。

3.热泵热水器容量：根据热水需求量和热泵的COP值，可以计算出所需的热泵热水器的容量。

容量的计算方法为：容量=热水需求量÷COP。

这个容量是指热泵热水器的加热能力，通常以千瓦(kW)来表示。

4.地源热泵热水系统：地源热泵热水系统是一种通过从地下提取热能来供应热水的系统。

在设计和计算地源热泵热水系统时，需要考虑地热的热量和地源热泵的性能系数。

通常需要进行地热能力的测算和地热源的选择。

5.风源热泵热水系统：风源热泵热水系统是一种通过从大气中提取热能来供应热水的系统。

在设计和计算风源热泵热水系统时，需要考虑大气中的热能和风源热泵的性能系数。

通常需要进行气象数据的分析和风能的测算。

6.太阳能热泵热水系统：太阳能热泵热水系统是一种通过太阳能和热泵技术来供应热水的系统。

在设计和计算太阳能热泵热水系统时，需要考虑太阳能的辐射热量和热泵的性能系数。

通常需要进行太阳能辐射量的测算和太阳能系统的选择。

7.热泵热水系统的管道布局：在热泵热水系统的设计中，需要考虑热水的输送和分配。

通常需要合理布局管道和阀门，以保证热水的供应和使用的便利。

总之，热泵热水系统的设计和计算是一个复杂的过程，需要考虑多个因素，包括热水需求量、热泵的性能系数、热泵热水器的容量、地源、风源和太阳能的热泵系统，以及管道布局等。