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    商用空气源热泵热水器 产品知识文章详细解答

    更新时间:2020-10-01   浏览数:153
    所属行业:热泵 热水器/热水设备
    发货地址:广东省东莞市清溪镇  
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    3 商用空气源热泵热水系统设计

    3.1 商用空气源热泵热水用户条件确认

    3.2 技术方案选择

    3.3 热水供应系统的选择

    3.4 商用空气源热泵热水机系统设计方法

    3.5 热水系统辅料及附件

    3.6 安全要求

    3.1商用空气源热泵热水用户条件确认

    3.1.1 室外参数:

    用于设计的室外参数,可参考近年当地气象参数。

    3.1.2 日用水量计算:

    1 热水用量。生活热水用量应根据水温、卫生器具配置状况、热水供应时间、当地气候条件、生活习惯和水资源情况等酌情确定。用水定额应按照《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003(2009年版)表5.1.1-1 确定。卫生器具的一次和每小时热水用水定额和水温应按照《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003(2009年版)表5.1.1-2 确定。

    2 供水温度。热泵热水系统的供水温度宜为50℃~60℃。

    3.2 技术方案选择

    3.2.1 空气源热泵热水系统方案选择的基本原则:

    应根据当地的气候、水文、地质条件、可利用资源状况以及项目的要求与特点,经过技术经济分析终确定技术方案。

    商用空气源热泵热水器

    3.2.2 常见的空气源热泵热水系统方案:

    1 全空气源热泵热水机。在全年低环境温度不低于7℃的地区,可以不考虑空气源热泵的低温衰减,宜采用全空气源热泵热水机单独供应热水方案。

    2 空气源热泵热水机+太阳能热水器。日照条件符合《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)第5.2.2A条,甲方一次投资额度充裕,且对节能及使用要求高的项目,宜采用空气源热泵热水机+太阳能热水器联合供应热水方案。太阳能充足时,由太阳能热水器提供热水;太阳能不足时,由空气源热泵热水机提供热水。

    3 空气源热泵热水机+电辅助加热。使用环境温度较低并对热水使用要求较高的场所,宜采用空气源热泵热水机+电辅助加热联合供应热水方案。

    3.3 热水供应系统的选择

    3.3.1 热水供应系统确认选择的基本原则:

    热水供应系统应根据使用对象、建筑物的特点、热水用量、用水规律、配水点分布、热源类型及操作管理条件等因素,经综合比较后选择确认。

    3.3.2 常见热水供应系统:

    1 全日制热水供应系统。可随时提供热水的热水供应系统,通常使用于宾馆、酒店、娱乐场所等。

    2 定时热水供应系统。按规定时间提供热水的热水供应系统,通常使用于工厂、企事业单位、医院学校等。

    3.4 商用空气源热泵热水机系统设计方法

    3.4.1 设计小时耗热量计算:

    1 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按下式计算:

    式中:Qh——设计小时耗热量(kJ/h);

    m——用水计算单位数(人数或床位数);

    qr——热水用水定额(L/人?d 或L/床?d),按表3.4.1-1、表3.4.1-2 采用;

    C——水的比热,C=4.187 kJ/kg?℃;

    ρr——热水密度(kg/L);

    tr——热水温度,tr=60℃;

    tl——冷水温度,根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)表5.1.4 结合东莞的实际情况,建议tl=10℃;

    T——每日使用时间,按表3.4.1-1、表3.4.1-2采用;

    Kh——小时变化系数,按表3.4.1-3 采用。

    注:1 热水温度按60℃计。2 此表即《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003(2009年版)之表5.1.1-1。

    表3.4.1-2 卫生器具的一次和小时热水用水定额及水温

    注:1 一般车间指现行《工业企业设计卫生标准》中规定的3、4 级卫生特征的车间,脏车间指该标准中规定的1、2 级卫生特征的车间。 2 此表即《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003(2009年版)之表5.1.1-2。

    表3.4.1-3 热水小时变化系数Kh值

    注:1 Kh 应根据热水用水定额高低、使用人(床)数多少取值,当热水用水定额高、使用人(床)数多时取低值,反之取高值;使用人(床)数小于等于下限值及大于等于上限值的,Kh 就取下限值及上限值,中间值可用内插法求得。 2 设有全日集中热水供应系统的办公楼、公共浴室等表中未列入的其他类建筑的值Kh 可按照《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003(2009年版)表3.1.10 中给水的小时变化系数选值。

    2 定时供应热水的住宅、旅馆、医院及工业企业生活间、公共浴室、宿舍(Ⅲ、Ⅳ类)、剧院化妆间、体育馆(场)运动员休息室等建筑的集中热水供应系统的设计小时耗热量按下式计算:

    式中:Qh——设计小时耗热量(kJ/h);

    qh——卫生起见热水的小时用水定额(L/h),按表3.4.1-2 采用;

    C——水的比热,C=4.187 kJ/kg?℃;

    tr——热水温度,按表3.4.1-2 采用;

    tl——冷水温度,根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)表5.1.4 结合东莞的实际情况,建议tl=10℃;

    ρr——热水密度(kg/L);

    n0——同类型卫生器具数;

    b——卫生器具的同时使用百分数:住宅、旅馆,医院、疗养院病房,卫生间内浴盆或淋浴器可按70%~100 计,其他器具不计,但定时连续供水时间应大于等于2h。工业企业生活间、公共浴室、学习、剧院、体育馆(场)等的浴室内的淋浴器和洗脸盆均按100%计。住宅一户设有多个卫生间时,可按一个卫生间计算。

    3.4.2 设计小时热水量:

    设计小时热水量按下式计算:

    式中:qrh——设计小时热水量(L/h);

    Qh——设计小时耗热量(kJ/h);

    C——水的比热,C=4.187 kJ/kg?℃;

    tr——设计热水温度(℃);

    tl——设计冷水温度(℃);

    ρr——热水密度(kg/L)。

    对于空气源热泵热水器,通常设计水温按照55℃进行选取,设计小时热水量同样可以用式(3.4.2)进行计算,但是式中的tr 取值为55℃。

    3.4.3 空气源热泵设计计算:

    1 空气源热泵热水系统日供水量计算

    空气源热泵热水系统日供水量按照下式进行计算:

    式中:qrd——空气源热泵热水系统日供水量(L);

    m——用水计算单位数(人数或床位数);

    qr——热水用水定额,(L/人?d 或L/床?d)。

    在《建筑给水排水设计规范》中,qr 按表3.4.1-1、表3.4.1-2采用。由于表3.4.1-1、表3.4.1-2 中按照水温60℃给出热水用水定额,空气源热泵热水器常规提供55℃的热水,需要把60℃的热水用水定额换算成55℃的热水用水定额,换算关系为:

    qr,60(60-t1)=qr,55(55-t1)

    式中:qr,60——热水温度60℃的热水用水定额(L/人?d 或L/床?d),按表3.4.1-1、表3.4.1-2 采用;

    qr,55——热水温度55℃的热水用水定额(L/人?d 或L/床?d);

    tl——冷水温度,结合东莞的实际情况,建议tl=10℃。

    以上换算关系公式(3.4.3-2)简化为:

    qr,55 代替公式(3.4.3-1)中的qr,计算得到55℃热水的空气源热泵热水器日供热水量。

    空气源热泵热水器

    2 空气源热泵的设计小时供热量计算

    《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)5.4.2B 规定,空气源热泵的设计小时供热量按下式计算:

    Wg=Qg/3600

    式中:Qg——空气源热泵设计小时供热量(kJ/h);

    m——用水计算单位数(人数或床位数);

    qr——热水用水定额(L/人?d 或L/床?d),按表3.4.1-1、表3.4.1-2采用;

    C——水的比热,C=4.187 kJ/kg?℃;

    tr——热水温度,tr=60℃;

    tl——冷水温度,根据《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003(2009年版)表5.1.4 结合东莞的实际情况,建议tl=10℃;

    ρr——热水密度(kg/L);

    T1——热泵机组设计工作时间(h/d),取8~18h;

    k1——安全系数,k1=1.05~1.10。

    3 热泵热水机制热量计算

    为了保证热水系统的供热量需求,需要热泵提供的制热量为:

    Wg=Qg/3600

    式中:Qg——空气源热泵设计小时供热量(kJ/h);

    Wg——空气源热泵制热量(kW)。

    3.4.4 热泵热水机的选型应符合下列要求:

    1 应根据低温热源和耗热量的设计工况选择机组,并按不利工况校核。

    2 空气源热泵热水机宜具有自动除霜功能。

    3 应根据气温和负荷情况确定机组数量,原则上,用户耗热量小于20kW 时可选用1 台机组,其它用户不宜少于2 台。

    4 应按照厂家产品特性曲线和实际工况选择机组容量。

    5 产品应满足国家相关产品标准和法律法规的要求。

    3.4.5 热泵热水机运行工况修正:

    当工程设计工况偏离机组名义工况时,制热量应进行变工况修正,具体需参照设备厂家提供的相关技术手册。

    3.4.6 热泵热水机主机选型计算步骤:

    1 根据公式(3.4.3-1)计算热泵日供水量qrd(L)。

    2 根据公式(3.4.3-5)计算热泵制热量Wg(kW)。

    3 根据机组的铭牌和性能曲线,得到每台热泵热水机的额定制热量Whp(kW)。

    4 根据能选用两台小能力机组而不选用一台大能力热泵机组原则,初步选定热泵机组的型号。

    5 确定热泵机组的数量N(台):

    N 向大数取整,得出机组数量。当计算N≥2 时,热泵主机之间必须采用并联方式案安装,不允许采用串联方式安装。

    6 校核机组在不利工况下的供热量是否满足。

    校核机组在冬天冷月每天工作时间不超过18h。查出机组在冷月气温下对应的制热量Whp1(kW)。机组每天工作18h,根据公式(3.4.3-4)、(3.4.3-5)计算得到热泵需要的加热功率Wg1(kW)

    如果Whp1×N≥Wg1,则热泵机组台数选型足够。

    如果Whp1×N

    3.4.7 水箱容量的选择:

    热泵热水系统应设置贮热水箱,水箱容积需要根据全日制供应热水、定时供应热水等不同的热水供应系统进行选择。

    1 定时热水供应系统贮热水箱(罐)的有效容积宜为定时供应大时段的全部热水量。

    2 全日制集中热水供应系统的贮热水箱有效容积,应根据日耗热量、空气源热泵持续工作时间以及空气源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:Vr——贮热水箱总容积(L);

    Qh——设计小时耗热量(kJ/h);

    Qg——设计小时供热量(kJ/h);

    η——有效容积系数,贮热水箱、卧式贮热水罐η=0.8~0.85,立式贮热水罐η=0.85~0.90;

    tr——储热水箱的热水温度,对于空气源热泵热水系统tr 一般为55℃;

    tl——冷水温度,根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)表5.1.4 结合东莞的实际情况,建议tl=10℃;

    C——水的比热,C=4.187 kJ/kg?℃;

    T2——设计小时耗热量持续时间(h);

    k2——安全系数,k1=1.10~1.20。

    3 循环式热泵热水系统贮热水箱容积

    当热水系统选用循环式热泵时,水箱有效容积按照日供水量进行选取:

    式中:Vr——贮热水箱总容积(L);

    qrd——空气源热泵热水系统日供水量(L);

    η——有效容积系数,贮热水箱、卧式贮热水罐η=0.8~0.85,立式贮热水罐η=0.85~0.90;

    k2——安全系数,k1=1.10~1.20。

    4 直热式热泵热水系统贮热水箱容积

    直热式热泵热水系统水箱容积可以参照循环式热泵热水系统进行选择,也可以适当减小水箱容积。

    (1)定时热水供应系统

    定时热水供应系统,采用直热式空气源热泵热水机,水箱容积可按照下面的方法计算:

    式中:Vr——贮热水箱总容积(L);

    Vd——空气源热泵热水系统日供水量(L);

    N——直热式空气源热泵热水机台数(台);

    Vhp,c——单台空气源热泵热热水机在冷月平均气温下的产水量(L/h);

    T3——定时用热水持续时间(h)。

    (2)全日制热水供应系统

    全日制热水供应系统,采用直热式空气源热泵热水机,水箱容积可按照下面的方法计算:

    式中:Vr——贮热水箱总容积(L);

    qrd——空气源热泵热水系统日供水量(L);

    Kh——小时变化系数,按表3.4.1-3 采用;

    N——直热式空气源热泵热水机台数(台);

    Vhp,c——单台空气源热泵热热水机在冷月平均气温下的产水量(L/h);

    T3——高峰用水持续时间(h);

    k2——安全系数,k1=1.10~1.20。

    3.4.8 热泵热水机安装位置:

    空气源热泵热水机安装位置应符合下列要求:

    1 应保证热泵热水机通风良好。如果热泵热水机安装在室内,应安装适当的通风设备,通风设备提供的风量不小于空气源热泵热水机的循环风量要求。

    2 热泵热水机与建筑体间的距离应满足热水机维修空间的要求,尺寸要求见热泵热水机说明书。

    3 应考虑热泵热水机运行气流和噪声对周围环境的影响,尽量远离人员密集区域。

    4 两台热泵热水机出风口相对布置时,间距宜大于1m。

    5 热泵热水机基础高度应不小于150mm。

    6 安装位置应满足消防要求。

    7 热泵热水机应远离污染源。

    8 安装地点应满足建筑承重要求。

    9 设备区宜设置防护设施,并且地面应设置排水设施,热泵热水机的进出口应采用柔性接头并设置温度、压力监控装置。

    3.4.9 热水管路设计:

    1 管路设计应满足安装、维修、检测、安全和排污等要求。

    2 热水管路管径宜按经济流速计算确定。

    3 管道敷设

    (1)热水管道宜暗设,明敷时立管宜布置在不受撞击处,如不可避免时,应采取防撞击措施。

    (2)热水管道穿过建筑物的楼板、墙壁时应加装套管。

    (3)热水管道应采取保温措施。

    (4)各种管道敷设都应加装管道支架,支架间距应符合有关规范。

    3.4.10施工图设计:

    1 在确定热水系统方案后,应对施工现场进行勘察,确定热泵热水机、水箱、水泵等设备的安装位置及管道走向。

    2 施工图纸应包括:设计施工说明、系统图、平面图、设备基础图、电路图、立面图、局部节点图等。

    3.4.11水泵选择:

    1 循环式空气源热泵热水系统

    图3.4.11-1 循环式空气源热泵热水系统示意图循环式热泵热水系统

    如图3.4.11-1 所示,在水箱和循环式空气源热泵热水机组之间通过循环水泵来驱动水进行循环加热。循环水泵的扬程要求:

    H=△Php+△P1+△P2 (3.4.11)

    式中:△Php——热水机组主机内冷媒和水侧换热器的水压降(kPa);

    △P1——热水机组主机循环水管与水箱循环管路之间的落差引起的水压降(kPa);

    △P2——热水机组主机与水箱之间的循环管路总长引起的水压降(kPa)。

    空气源热水机主机换热器水压降△Php 可以从机器的说明书或者相关技术手册中进行查找,表3.4.11-1 给出了某公司循环式空气源热泵热水机不同型号机器对应的水阻△Php。

    表3.4.11-1 某公司循环式空气源热泵热水机水流量和水阻

    △P1 和△P2 要根据水流量以及水管的管径、水管材质等通过水阻计算的相关公式进行计算得到。计算时用到的水流量为空气源热泵热水机的额定水流量,该流量数值可以从机器的说明书或者相关技术手册中进行查找,表3.4.11-1 给出了某公司循环式空气源热泵热水机不同型号机器的额定水流量。

    如果多台热水机并联,水流量要求为机器台数与单台机器水流量的乘积,机器水阻可以按照单台水阻进行计算。

    在选择水泵时,根据(3.4.11)计算得到水泵扬程要求,根据机组的说明书或者技术手册得到水泵的流量要求,根据扬程和流量要求进行水泵选型。

    2 直热式空气源热泵热水系统

    图3.4.11-2 直热式空气源热泵热水系统示意图

    直热式空气源热泵热水系统如图3.4.11-2 所示。系统包括给水泵和热水循环水泵。热水循环水泵的选取,可以参考循环式空气源热泵热水机循环水泵的要求进行选取,选取热水循环泵时水泵的流量数值可以从热泵热水机的技术手册或者说明书中获得。表3.4.11-2 摘录汇总了某热泵热水机的热水的流量数值,供选择水泵时参考。

    表3.4.11-2 某公司高温直热式空气源热泵热水机水流量要求

    直热式空气源热泵热水机冷水进水压力好维持在200~400kPa 之间。如果进水压力过低,需要在进水管上安装冷水增压泵。冷水增压泵的流量可以从热泵热水机的技术手册或者说明书中获得,扬程按照满足进水压力在200~400kPa 之间进行选取。

    如果多台热泵热水机并联,水流量要求为机器台数与单台机器水流量的乘积。

    3.5 热水系统辅料及附件

    3.5.1 水箱选型:

    水箱应满足储热、调节、水质、卫生、保温、防腐、安全等要求。

    3.5.2 水泵选型:

    根据热水系统的功能要求,水泵分为增压泵、循环泵、供水泵、回水泵,应分别进行水力计算,确定各个水泵的流量和扬程,同时应考虑工作温度、工作压力、噪声、振动、漏损系数等因素进行合理选型。水泵的选型可以参考3.4.11。

    3.5.3 管材选型:

    1 热水管路宜采用新型复合塑料管、不锈钢管、铜管等管材。

    2 给水排水管道工程的管材、管道附件等材料,应符合国标《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268的有关规定。

    3.5.4 阀门选型:

    热水系统调节用阀门宜选择球阀、蝶阀,通断用阀门宜选择闸阀、截止阀。阀内部材质不应导致水质二次污染。

    3.5.5 保温要求:

    1 水箱、水管应采用适当的保温措施。

    2 保温材料应满足环保相关法规的要求。

    3.5.6 减振要求:

    1 由于热泵热水机、水泵在运行过程会产生振动,需要进行减振处理。

    2 水泵、热泵热水机与水管连接处应设软接头,减低机器设备噪声的传递。

    3 工程上常用的减振措施。

    橡胶弹性好、阻尼比大、制造方便,是一种常用的较理想的隔振材料。可以一块或多块叠加使用,但橡胶易受温度、油质、阳光、化学溶剂的侵蚀,易老化。该类减振装置主要是采用经硫化处理的耐油丁腈橡胶制成。

    (1)橡胶减振垫。橡胶隔振垫是将橡胶材料切成所需要的面积和厚度,直接垫在设备的下面。一般不需要预埋螺栓固定,易加工制作,安装方便,但易老化变形,降低减振效果。

    (2)橡胶减振器。橡胶减振器是由丁腈橡胶制成的圆锥形状的弹性体,并粘贴在内外金属环上受剪切力的作用。它有较低的固有频率和足够的阻尼,减振效果好,安装和更换方便,且价格低廉。

    4 如果热泵热水机、水泵各自带有配套的减振装置,可以按照施工图纸直接安装。

    3.6安全要求

    3.6.1 系统用电设备一般要求:

    1 电源电压的波动范围应不超过设备额定电压的±10%。

    2 设备对地绝缘电阻应符合国家标准相应要求。

    3 设备所处环境的温度、湿度和粉尘浓度等条件应符合设备厂家使用说明书要求。

    4 设备必须采取可靠接地保护措施。


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