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空气能热泵规格选择计算

时间: 2019-11-07 15:33  来源: 未知   作者: dxm   点击:  

  本文为计算确定空气能热泵机组规格的原则(北方地区):
空气能热泵规格选择计算
  原则上,供暖、空调用的热泵机组应按满足冬季供暖负荷和夏季空调负荷二者中的较大规格选型。根据北京地区的气候条件和住宅建筑的实际使用情况,满足冬季所需供热量时,夏季空调一般可满足要求(夏季仅主要房间设置空调末端设备,且同时使用率较低)。
 
  当机组同时作为生活热水系统的热源或辅助热源时,人均面积较小的户型,还应校核其冬季最不利工况时是否能够满足生活热水加热量的需要,一般人均面积较大的户型,与空调供暖相比,生活热水加热量相对较小,一般均能满足要求。
 
  因此对于住宅,设计计算的重点是冬季供热量。机组规格的确定原则是分别满足供暖、空调供冷、生活热水加热的求,但不是同时满足,即在为生活热水加热时,允许短时间停止供暖或空调(有热回收功能的机组,夏季回收冷凝热加热生活热水,可不停止空调)。
 
  节的供暖负荷计算已经考虑了户式独立系统的间歇运行和户间传热量等因素,在基本耗热量基础上适当地留有了量加之满足要求的机组规格的容量常比计算负荷数值大,因此所选设备的规格不应再放大。机组和配套循环水泵如选择过大,机组经常在部分负荷运行,整个系统温差极小流量相对大,设计工况时水泵也偏离高效区,使整个供暖季的综合能效比降低,增加了运行费用,供热量与需热量严重不匹配使机组运行不稳定,一定程度上也影响室内舒适度,因此应避免。
 
  供暖工况和生活热水加热工况的机组制热量应根据实际设计工况确定,从产品提供的不同室外供暖温度和供水计算温度时的机组供热量数据表查得(见本规程表A.0.6),而非名义工况的数据。另外,还应根据产品技术资料提供的融霜修正系数进行修正,北京地区供暖工况时的融霜修正系数一般可取0.9~0.95。
 
  本条提供了分散供应生活热水时,户用加热或贮热水箱的加热量功率计算方法。
 
  1考虑到一般家庭用户的行为节能意识和用热水习惯,可以在贮水温度较低或沐浴时,自动或人工启动热源加热至设定温度。在水温较低时人工启动加热需要较大功率,是最不利情况,因此采用了人工启动时在一定时间内将贮存的较低温度水加热至洗浴温度的计算方法。
 
  2启动加热的设定温度推荐值(10~20°C)是考虑到室内温度较高,分户小水箱内的贮水温度一般高于市政自来水温度;当作为太阳能热水系统的辅助热源时,加热初始温度可以采用较高数值。
 
  3对于本条和5.1.3条采用的最低40°C的生活热水供水温度,仅仅是进行所需热源功率和加热器换热面积计算的参数,是根据空气源热泵在最低室外气温条件下的制热能力制定的(一次热源水供水温度不低于50°C)。
 
  对于分户独立的生活热水系统,还考虑以下因素:1对于集中热水供应系统,配水点水温过低,会增加用户的用水量和运行费用,独立系统则不存在此问题;2独立系统容量很小,加热的洗浴水可较快用完,对卫生影响很小;3运行时被加热的水温由每个用户确定(与家用容积式电热水器类似)。因此在最不利工况时,水温满足洗浴需要即可,可以不强求每时每刻都达到50°C水温。
 
  但是,如果选用的产品在设计工况时能够提供更高水温,或在室外气温高于冬季设计参数的多数时间,按最不利工况选择的空气源热泵和加热器,可以置换出更高温度的生活热水,还是能基本满足《建筑给水排水设计规范》GB50015关于配水点水温不低于50°C的推荐性要求的。
 
  4确定1h为最长加热时间考虑和权衡了以下因素:如果要求加热时间过短,为空调供暖选定的空气源热泵可能达不到要求而需增大规格,会影响空调供暖时设备的COP值。如果加热时间过长,用户人员洗浴时等候时间也会过长;作为辅助热源的空气源热泵,冬季同时又担负着房间供暖任务,在转换为生活热水加热工况时,将暂时停止供暖,因此加热时间也不应太长。
 
  综合了上述因素;并考虑到供暖地面和房间围护结构、家具等的蓄热作用,短时间停止供暖房间温度不会明显下降,允许1h停止供暖;住宅用户的空调供冷一般只需间歇运行,而且夏季水箱水的初始温度较高,所需洗浴水温又较低,加热时间更短,也不会影响空调的舒适度;因此推荐生活热水加热时间最长不超过1小时。
 
  循环水泵有很多是根据空气源热泵冷热水机组容量确定的配套设备,有些产品的循环水泵的转速可调,便于适应冬夏等不同工况。此条主要是强调设计人员设计的系统和计算出的阻力应与配套供应或设计选配的水泵相互吻合。
 
  需要特别注意的是,以空气源热泵为热源的地面供暖系统设计供回水温差约为5°C,如果系统采用相同的管径、长度和输送相同供热量时,相对于10°C温差的常规地暖管道,流量和阻力较大,因此应根据《地面辐射供暖技术规范》提供的计算表对地暖管道阻力进行计算,必要时调整加热管长度和/或管径,尽量与配套水泵扬程吻合。
 
  设计选配水泵时,应通过产品的技术资料了解水系统中各设备的阻力,例如制冷剂-水换热器的水侧阻力、供冷工况时风机盘管水阻力。产品配套水泵的技术资料一般提供水泵的机外扬程,此时计算的重点是机外系统输送管道阻力和末端(供冷的风机盘管或冬季供暖时,一次分集水器至末端加热管的环路)阻力。另外应注意系统添加防冻液时,还应考虑制冷剂-水换热器的水侧阻力也相应增大。
 
  对于产品配套的水泵,如果经计算和调整后系统阻力与机组的标准配置仍然严重不一致,系统工作点偏离出水泵性能曲线之外时(系统设计流量超出配套水泵的最大或最小流量,或系统阻力超出水泵的扬程范围),应另外配置或增加串联水泵。
 
  相对于冬季地面供暖系统和夏季风机盘管系统,生活热水加热系统阻力较小;对于合用水泵,其扬程如果能够满足供暖、空调系统的最大阻力,也可满足生活热水加热系统;对于另外设置循环水泵的生活热水加热系统,产品配套水泵扬程一般也偏高;因此生活热水加热系统实际流量都大于5°C温差时的名义流量,这对换热和缩短加热时间有利,一般可不详细计算生活热水加热系统的阻力。
(责任编辑:dxm)
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