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空氣源熱泵講堂
學(xué)習(xí)分享:學(xué)?諝庠礋岜脽崴桨溉绾卧O(shè)計?
作者: 發(fā)布于:2018-10-2 9:58:37

學(xué)習(xí)分享:學(xué)?諝庠礋岜脽崴鞣桨溉绾卧O(shè)計?


該案例為福建省莆田市某中學(xué)的洗浴熱水項目,于2017年6月啟動施工安裝,7月全部完成系統(tǒng)安裝與調(diào)試并正常運行。

1.項目概況

1.1項目介紹

本項目為福建省某中學(xué)洗浴熱水項目,共有2個熱水需求點:宿舍樓一棟共129間宿舍,學(xué)術(shù)交流中心一棟共80間客房,共配置3臺20匹循環(huán)式空氣源熱泵熱水器,10匹和5匹直熱式空氣源熱水器各1臺。

該工程于2017年6月施工,2017年7月全部完成系統(tǒng)安裝與調(diào)試并正常運行。

1.2甲方要求

學(xué)生宿舍樓一棟,129間6人間宿舍,學(xué)術(shù)交流中心一棟,80個客房共125個床位,分別滿足學(xué)生宿舍、學(xué)術(shù)交流中心熱水需求;此外,學(xué)術(shù)交流中心要直補熱水;熱水供水溫度:不低于50℃;供水采用變頻增壓供水,循環(huán)水泵應(yīng)與學(xué)校熱水系統(tǒng)相匹配。

2.設(shè)計依據(jù)(略)

3. 設(shè)計參數(shù)

3.1冷水補充溫度

冷水的計算溫度,應(yīng)以當(dāng)?shù)刈罾湓路萜骄疁刭Y料確定,當(dāng)無水溫資料時,可采用下表進行取值。本項目冷水計算水溫取10℃。

表1:我國各地區(qū)最冷月平均水溫數(shù)據(jù)(部分)

區(qū)域

省、市、自治區(qū)、行政區(qū)

地面水℃

地下水℃

東南

江蘇

偏北

4

10-15

大部

5

15-20

江西大部

5

15-20

安徽大部

5

15-20

福建

北部

5

15-20

南部

10-15

20

臺灣

10-15

20

3.2室外氣象參數(shù)

通過查設(shè)計規(guī)范知,莆田附近的福州地區(qū)室外設(shè)計計算參數(shù)如下表:

城市名稱

計算溫度(℃)

年平均

冬季采暖

冬季通風(fēng)

冬季空調(diào)

極端最高

極端最低

福州

19.8

6.3

10.9

4.4

39.9

-1.7

4.系統(tǒng)選型

4.1用水量確定

查集體宿舍及其他公共建筑生活用水規(guī)范,并結(jié)合校方用水意見,最終確定學(xué)生宿舍每日用水量54.18噸、學(xué)術(shù)交流中心每日用水量15噸,熱水供應(yīng)溫度50℃。

4.2空氣源熱泵主機選型

考慮到本系統(tǒng)的實際熱水需求與供水形式,同時考慮到當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度,宿舍樓選用的空氣源熱泵熱水器,可在-15℃環(huán)境正常運行;學(xué)術(shù)交流中心選用的空氣源熱泵熱水器,可定溫補水。

熱泵安裝處計算環(huán)境溫度:10.9℃;冷水計算水溫:10℃。

所需機組總制熱能力根據(jù)如下公式進行計算:Qr=C•M•△t/3600

其中:Qr——日耗熱量,kW•h;C——水的比熱,取C=4.187kJ/(kg•℃);M——被加熱水的質(zhì)量,L/天;△t——水終溫與水初溫的溫差,℃;

經(jīng)計算得:

學(xué)生宿舍Qr=4.187×54180×(50-10)÷3600=2520.57kWh;

學(xué)術(shù)交流中心Qr=4.187×15000×(50-10)÷3600=697.83kWh;

學(xué)生宿舍用熱泵選型

宿舍用空氣源熱泵熱水器,其制熱量修正曲線如下圖:


冬季環(huán)境工況計算:室外環(huán)境溫度10.9℃時,此時熱泵機組制熱量為:53kW,選取3臺,則熱泵機組冬季工作時間為:2520.57kWh÷53kW/臺÷3臺=15.85h,滿足冬季運行小于18小時的需求。

輔助能源功率:4.4℃時熱泵制熱量為21kW,熱泵工作時間2520.57kWh÷44kW/臺÷3臺=19.10h<24h,無需電輔。

學(xué)術(shù)交流中心用熱泵選型

學(xué)術(shù)交流中心的兩臺空氣源熱泵熱水器產(chǎn)水量修正曲線如下圖:


冬季環(huán)境工況計算:室外環(huán)境溫度10.9℃時,此時熱泵機組產(chǎn)熱水量分別為340L/h、590L/h,則選用1臺5匹和1臺10匹的產(chǎn)熱水量為340+590=930L/h,熱泵工作時間為15000L÷930L/h=16.13h,滿足冬季運行小于18小時的需求。

輔助能源功率:4.4℃時熱泵產(chǎn)水量為290+490=780L/h,熱泵工作時間15000L÷780L/h =19.23h<24h,無需電輔。

4.3空氣源熱泵機組循環(huán)泵的選型

當(dāng)機組安裝低于水箱時,水箱與機組之間的高度差不應(yīng)大于8m,超過8m時應(yīng)安裝中間過渡水箱;當(dāng)機組安裝高于水箱時,則要注意循環(huán)水泵的選型,在克服高落差的情況下務(wù)必保證單機循環(huán)流量不低于循環(huán)保溫水流量規(guī)定值。

①循環(huán)泵流量

按照如下公式進行計算:Φ循環(huán)=1.05~1.1Φ1*N

其中:Φ1——單臺機組循環(huán)保溫水流量,m3/h;N——所安裝機組臺數(shù),3臺。

則學(xué)生宿舍熱泵循環(huán)泵流量為:1.05×13m3/h/臺×3臺=40.95m3/h。

②循環(huán)泵揚程

H=1.1~1.2×(Z1+Z2+Z3+0.05L)

其中:Z1——系統(tǒng)最高點與水泵吸水口高度差,取2m;Z2——管道局部阻力損失,單位m,估算時可按3m取值;Z3——并聯(lián)熱泵機組最大阻力,70kPa折合7m;L——水管長度,單位m,估算為20m;

則:本系統(tǒng)熱泵循環(huán)泵揚程為:1.1×(2+3+7+0.05×20)=14.3m。

根據(jù)計算,學(xué)生宿舍熱泵循環(huán)水泵選用兩臺IPL80/110-4/2,1用1備。

同理計算出學(xué)術(shù)交流中心5匹熱泵循環(huán)泵采用兩臺MHI202,1用1備;10匹熱泵循環(huán)泵采用兩臺MHI802,1用1備。

5.系統(tǒng)控制及說明

5.1 控制系統(tǒng)

機組自帶微電腦智控系統(tǒng),并配置線控式手操器,最遠距離可可根據(jù)回水溫度、進水溫度、水箱溫度控制機組壓縮機的啟停,來達到節(jié)能的目的。另外,熱泵機組自帶低水溫保護、缺水保護、高低壓保護等功能。當(dāng)熱泵主機缺水運行時,會開啟水流故障報警,關(guān)閉壓縮機及水泵的運行。

5.2其他說明

A.系統(tǒng)直熱補水,溫度調(diào)節(jié): 35~60℃

B.系統(tǒng)采用循環(huán)保溫加熱,溫度20~60℃可調(diào)節(jié)

C.定時開/關(guān)機:時間隨意設(shè)定,滿足錯峰用電需求,進一步降低運行費用。

D.定時回水功能:用戶可根據(jù)實際用水情況設(shè)定最多10段定時回水時段,達到節(jié)能的作用。

E.防凍功能:機組側(cè)和用戶側(cè)自動防凍設(shè)計,有效保護機組側(cè)運行及用戶側(cè)用水需求

F.機組其他功能:掉電記憶功能;運行狀態(tài)顯示:加熱、循環(huán)保溫、除霜、清洗;故障自動檢測與顯示;系統(tǒng)各溫度點的查看;自動化霜;清洗功能等等。

6.系統(tǒng)圖


燃氣鍋爐

燃煤鍋爐

電鍋爐

空氣源熱泵

能源種類

天然氣

單位

煤炭

單位

單位

單位

熱值

35982.40

kJ/m3

16736.00

kJ/Kg

3598.24

kJ/度

3598.24

kJ/度

能效比

0.90

0.60

0.95

4.50 (19.8℃)

燃料價格

3.00

元/m3

0.65

元/Kg

0.75

元/度

0.75

元/度

年供水天數(shù)

300.00

300.00

300.00

300.00

日供熱水量

69180.00

Kg

69180.00

Kg

69180.00

Kg

69180.00

Kg

每日耗熱量

11586266.4

kJ

11586266.4

kJ

11586266.4

kJ

11586266.4

kJ

日均消耗燃料

357.78

m3

1153.83

Kg

3389.45

kWh

715.55

kWh

年消耗燃料

10.73

萬m3

346.15

101.68

萬kWh

21.47

萬kWh

日均運行費用

1073.34

元/天

749.99

元/天

2542.09

元/天

536.66

元/天

人工維護費用

4000.00

元/年

20000.00

元/年

4000.00

元/年

4000.00

元/年

年運行總費用

32.60

萬元/年

24.50

萬元/年

76.66

萬元/年

16.50

萬元/年

空氣源熱泵相對節(jié)省

16.10

萬元/年

8.00

萬元/年

60.16

萬元/年

——

萬元/年

7.系統(tǒng)圖

8.結(jié)論

該中學(xué)洗浴熱水項目在2017年7月份正式投入使用后,甲方學(xué)校對熱水使用情況表示非常滿意,熱水量能夠完全滿足全校師生的日常用水需求,即使是在學(xué)生洗浴的高峰時段熱水供應(yīng)也不會短缺。