空气能热泵热水工程设计实例

　　一、空气能热泵热水工程工程概况

　　本项目是恒基镀膜(深圳)有限公司职工洗浴热水工程。本项目共4栋宿舍楼，每栋宿舍楼均为6层，其中两栋为每层为13个房间，2栋为每层11个房间。每个房间内均有热水龙头，每个房间入住员工约6人，则住宿员工人数分别为468人、468人和396人、396人。

　　现场情况：

　　●楼顶有确定水箱和主机承重位置，楼顶通风情况良好。

　　●热能设备计划采用绿色节能的空气能热泵热水机组。

　　●每栋楼顶已经有冷水箱，需要增加2吨和8吨的保温水箱各两套。

　　●每人洗浴水量按40L/天，则每天总洗浴量为468×40L=18720L=18.7吨，396×40L=15840L=15.84吨。

　　●实际每栋楼按20吨设计，将系统分为两个单元设计。每个单元10吨。即整个洗浴系统分为8套10吨系统，共计水量为80吨。

　　二、空气能热泵热水工程设计说明

　　1、建设单位提供的关于本工程的有关资料和设计要求。

　　2、国家现行的设计规范、规程。

　　(1)《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003

　　(2)《室外给水设计规范》GBJ13-86(1997年版)

　　(3)《二次供水设施卫生规范》GB17051-1997

　　(4)《给水排水制图标准》T50106-2001

　　(5)《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242—2002

　　3、空气能热泵热水工程设计参数。

　　(1)室外气象参数 地区： 东莞

　　(2) 冷热水参数

　　(3) 热水用水定额参数

　　三、空气能热泵热水工程主机设备选型计算(按每个单元设计)

　　日均热水使用量计算：

　　V=10，000L，即10吨。

　　(一)、计算热水热负荷

　　每天的热水用水量约为10.0吨。自来水温度按全年最低15℃计算，热水出水温度为55℃，则每天的热水热负荷为：

　　Q=V·c·(tr-tl)/860(Kcal/KW.h)

　　=10000×(55-15)/860

　　=465.11kw.h

　　式中：Q——热负荷量(kw.h)

　　V——热水量(L)

　　c——水的比热，取1kcal/(L•℃)

　　tr——热水温度(℃)

　　tl——冷水(自来水)温度(℃)

　　四、空气能热泵热水工程机组选型，计算机组台数和工作时间

　　空气能热泵热水器选用5P机组。在名义工况下，该机组制热量为18.0kw。若在名义工况下工作时间为12.0小时(机组每天的工作时间一般不应大于14h)，则所需机组的数量为：

　　N=Q/(T·W)=465.11/(12.0×18)

　　=2.10台，取N=2台。

　　式中：N——机组数量(台)

　　Q——热负荷量(kw.h)

　　T——名义工况下设定的机组运行时间(h)

　　W——名义工况下机组制热量(kw)

　　校订工作时间：

　　Ts=Q/(N·W)=465.11/(2×18)

　　=12.64h

　　式中：Ts——名义工况下机组实际运行时间(h)

　　Q——热负荷量(kw.h)

　　N——机组数量(台)

　　W——名义工况下机组制热量(kw)

　　结论：在名义工况下，采用2台5P型机组，每天工作12.64个小时可制取10吨55℃热水(温升40度)。

　　五、空气能热泵热水工程冬季校核

　　考虑到白天与夜间的室外温差，结合热泵制热运行的热效率受环境温度影响的特点，建议机组在冬季的实际工作时间设定在早6：00～晚10：00的时间段，此时间段当地的最低室外平均温度约为0℃。查5P型机组性能曲线表，该机组在环境温度0℃时的制热量为10kw，则2台5P热泵机组每天完成加热10.0吨55℃热水的时间为：

　　Td=Q/(N·Wd)=465.11/(2×10)=23.2555h

　　大于14小时，故需要配置辅助电加热系统，电加热系统功率为18KW，则冬季主机启动时间为：

　　Td=Q/(N·Wd)=465.11/(2×10+18)=12.23h

　　小于14，故设计合理。

　　式中：Q——冬季机组日制热量(kw.h)

　　Wd——冬季机组单机小时制热量(kw)

　　N——机组数量(台)

　　Td——冬季时机组日运行需要时间(h)

　　采用2台5P机组可以满足冬季时的制热需求。系统中电辅助加热配置18KW。

　　六、空气能热泵热水工程结论

　　通过以上设计计算可以得出，选用2台5P热泵热水机组和辅助18KW电辅助加热，可满足该项目在环境温度为0℃及以上时每天制取10.0吨55℃热水的需求(温升40度)。

　　系统原理图及优势说明

　　(一)、系统原理图

　　1、机组配置：本工程共设计了2台5P热泵机组;

　　2、补水方式：冷水从供水管路上接入保温水箱(2吨)，由2吨水箱补到8吨水箱，采用电磁阀加液位开关控制;

　　3、加热控制：2台机组分别对2吨保温水箱加热，当T1温度低于50°C时，机组和循环泵启动，当T1到达55°C时，机组和循环泵停止;

　　4、定时加热：本系统也可设置定时加热，具体要求时间段根据时间情况可以调整，如有低谷电设置在低谷电时间为佳;

　　5、辅助系统：本系统采用电加热18KW，只有环境温度低于5°C时启动;

　　6、管道循环：管道定时定温循环，一开就有热水，根据员工下班时间可调节;

　　7、智能控制：本系统为全自动控制，无须专人看护。

　　(二)、系统优势说明

　　1、冷热水不混合，8吨大水箱温度永远不低于45°C;

　　2、水箱分开承重，避免冷热水的混合;

　　3、可以将加热时间调整到低谷电时间段，更加节省运行费用;

　　4、主机集中加热小水箱，热的更快;

　　5、膨胀阀采用热力膨胀阀，故障率低，控制精度高;

　　6、系统用水量大时，2吨水箱始终有水，主机不会因为缺水进入保护状态;

　　7、相对单个水箱，系统2水箱分开承重，减少对楼面的集中压力;

　　8、主机加热功能和其他循环功能互相独立，互不影响;

　　9、系统独有的液位和温度双控，可满足补充道大水箱的水都是45度以上的热水。

　　七、空气能热泵热水工程系统投资成本核算

　　10吨工程预算

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