與空氣源熱泵有關(guān)的一些設(shè)計參數(shù)

  空氣源熱泵和空調(diào)的運行原理幾乎是一致的，它們都是一側(cè)吸熱，另一側(cè)排熱，所以，一臺裝置伴生并兼具制冷和制熱兩種功能。下面，我們就來詳細講一講空氣源熱泵的設(shè)計。

  空氣源熱泵的技術(shù)措施

  1、具有先進可靠的融霜控制，融霜時間總和不應(yīng)超過運行周期時間的20%。

  2、冬季設(shè)計工況時機組性能系數(shù)(COP)，冷熱風(fēng)機組不小于1.8，冷熱水機組不應(yīng)小于2.0。

  3、寒冷地區(qū)采用空氣源熱泵機組應(yīng)注意以下事項：

  1)室外計算干球溫度低于-10℃的地區(qū)，應(yīng)采用低溫空氣源熱泵機組;

  2)室外溫度低于空氣源熱泵平衡點溫度(即空氣源熱泵供熱量等于建筑物耗熱量)時，應(yīng)設(shè)置輔助熱源。

  4、機組進風(fēng)口的氣流速度宜控制在1.5-2.0m/s，排氣口的排氣速度不宜小于7m/s。

  5、熱泵機組的基礎(chǔ)高度一般應(yīng)大于300mm，布置在可能有積雪的地方時，基礎(chǔ)高度需加高。

  重點公式和基本數(shù)據(jù)

  1、基本耗熱量公式：Q=K×F×ΔT

  其中：

  Q——圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量，W;

  K——圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，W/(㎡.℃);

  F——圍護結(jié)構(gòu)傳熱面積，㎡;

  ΔT——室內(nèi)外計算溫差，℃;

  用于計算門、窗、墻、地面、屋面各部分圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量

  常用圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K(W/(㎡.℃))

  2、流量計算公式：GL=0.86X∑Q/(tg-th)

  其中：

  GL——流量，Kg/h;

  ∑Q——熱負荷，W;

  tg——供水溫度，℃;

  th——回水溫度，℃;

  3、不同供暖末端形式的供水溫度及溫差

  空氣源熱泵出水溫度一般可達到45℃，溫差5℃，所以，最適合空氣源熱泵的供暖末端形式是地暖。

  低溫熱水地面輻射供暖設(shè)計要點

  1、低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的供、回水溫度

  低溫熱水地面輻射供暖系統(tǒng)的供、回水溫度應(yīng)由計算確定，供水溫度不應(yīng)大于60℃。民用建筑供水溫度宜采用35～50℃，供回水溫差不宜大于10℃。

  2、地表面平均溫度(℃)

  3、聚苯乙烯泡沫塑料板絕熱層厚度(mm)

  4、執(zhí)行標準

  地面輻射供暖系統(tǒng)熱負荷，應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019的有關(guān)規(guī)定進行計算。

  5、熱負荷計算原則

  計算全面地面輻射供暖系統(tǒng)的熱負荷時，室內(nèi)計算溫度的取值應(yīng)比對流采暖系統(tǒng)的室內(nèi)計算溫度低2℃，或取對流采暖系統(tǒng)計算總熱負荷的90%～99%。

  6、熱負荷確定

  局部地面輻射供暖系統(tǒng)熱負荷，可按整個房間全面輻射供暖所算得的熱負荷乘以該區(qū)域面積與所在房間面積的比值和下表中所規(guī)定附加系數(shù)確定。

  7、其他事項

  1)進深大于6m的房間，宜以距外墻6m為界分區(qū)，分別計算熱負荷和進行管線布置。

  2)鋪設(shè)加熱管的建筑地面，不應(yīng)計算地面的傳熱損失。

  3)地面輻射供暖系統(tǒng)熱負荷計算，可不考慮高度附加。

  4)分戶熱計量的地面輻射供暖系統(tǒng)的熱負荷計算，應(yīng)考慮間歇供暖和戶間傳熱等因素。

  查表法確定地暖管間距

  PE-X管單位地面面積的散熱量Qr和向下傳熱損失Qs(W/㎡)

  管外徑為20mm、填充層厚度為50mm、聚苯乙烯泡沫塑料絕熱層厚度20mm、供回水溫差10℃(水泥或陶瓷地面，熱阻R=0.02(㎡.k/w))

  采暖方案設(shè)計估算指標

  1、在方案設(shè)計階段，缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的情況下，采暖負荷可以按照熱指標進行估算，有條件時，應(yīng)進行逐個房間、逐項的負荷計算。

  2、熱指標用于單個房間，誤差可能很大。

  3、該表格按連續(xù)供暖考慮，間歇供暖熱指標=連續(xù)熱指標×24/每日供暖小時數(shù)。

  空氣源熱泵機組的容量確定及修正

  1、空氣源熱泵機組的容量，應(yīng)根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的冷、熱負荷綜合考慮后決定，一般取決于冷、熱負荷中的較大者。

  2、機組的制熱量，除了與環(huán)境溫度有密切關(guān)系外，還與除霜情況有關(guān)。確定機組冬季實際制熱量Q(KW)時，應(yīng)根據(jù)室外空調(diào)計算溫度和融霜頻率按下式進行修正：

  Q=q×K1×K2

  其中：

  Q——機組實際工況下的制熱量(kW);

  q——產(chǎn)品標準工況下的制熱量(標準工況：室外干球溫度7℃，濕球溫度6℃)(kW);

  K1——使用地區(qū)室外空調(diào)計算干球溫度修正系數(shù)，按產(chǎn)品樣本選取;

  K2——機組融霜修正系數(shù)，應(yīng)根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)修正;當無數(shù)據(jù)時，可按每小時融霜一次取0.9，兩次取0.8。

  匹數(shù)與國際單位的換算

  空調(diào)匹數(shù)(HorsePower-HP 馬力)原指輸入功率，即1匹(馬力)=735W(瓦)，包括壓縮機、風(fēng)扇、電機以及電控部分。因不同品牌其具體的系統(tǒng)及電控設(shè)計的差異，其輸出制冷量也各不相同，故其制冷量以輸出功率計算。一般來講，1匹的制冷量大致為2000大卡，以國際單位換算應(yīng)乘以1.163，故1匹制冷量大約為2000×1.163=2326W。這里的W(瓦)即表示制冷量，是國家標準單位。

  選擇空氣源熱泵需要的是實際溫度下的供熱或制冷能力，根據(jù)供熱量或制冷量來選擇機組，“匹”是一種功率單位，用起來是不科學(xué)的，現(xiàn)在制冷量和制熱量應(yīng)該以W或者KW作為計量單位。

  但現(xiàn)在很多人都還在用匹作為單位，這里就介紹一下其換算關(guān)系。

  匹數(shù)=Q/(能效比×735)

  如，計算得到所需制熱量為20KW，能效系數(shù)假設(shè)為3(與室外溫度有關(guān))，則20000/(3×735)=9匹。

  戶式空氣源熱泵緩沖水箱

  為避免壓縮機頻繁啟動、增加系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性，應(yīng)校核系統(tǒng)水容量是否能滿足系統(tǒng)熱穩(wěn)定性的要求。即當系統(tǒng)中(水)所存儲的能量不足以維持短暫停機(比如化霜)時水溫波動要求(夏季不大于5℃，冬季不大于3℃)，應(yīng)設(shè)置緩沖水箱。

  1、系統(tǒng)水容量計算

  M1=Mg+Ms

  Mg——管道水容積，kg;

  Ms——設(shè)備水容積之和，kg;

  2、系統(tǒng)熱穩(wěn)定性要求

  1)夏季運行時，主機停機10min，供水溫度允許升高不大于5℃;

  2)冬季運行時，主機除霜時間為3min時，供水溫度允許降低不大于3℃;

  3、系統(tǒng)要求的最小水容積

  M2=(Q×t0)/(c×Δt)

  Q——末端設(shè)備的供冷或供熱量，kw;

  C——水的定壓比熱容，4.2kj/(kg.K);

  Δt——水溫的波動要求值(夏季5℃，冬季3℃)

  冬、夏季水容積計算結(jié)果中，數(shù)值較大者為空調(diào)系統(tǒng)對水容積的要求值，如M1

  設(shè)置緩沖水箱的優(yōu)點

  1、如果不設(shè)置緩沖水箱，將導(dǎo)致主機頻繁啟停。

  特別是當末端系統(tǒng)為暖氣片或風(fēng)機盤管時，環(huán)路中的循環(huán)水量有限，就會引起主機在很短的時間內(nèi)達到設(shè)計溫度，主機就會停止工作，然后又會在很短暫的時間內(nèi)，水溫達到主機啟動的條件，這樣頻繁啟停會大大減少主機的使用壽命和浪費電能。加上緩沖水箱就相當于系統(tǒng)能量增加了，系統(tǒng)的溫度變化平穩(wěn)了，主機啟動次數(shù)也自然減少了，使用壽命也就大大延長了。

  2、設(shè)置緩沖水箱可以高效除霜，除霜時間縮短。

  機組在除霜反向制冷時需要消耗管道內(nèi)的熱量，如果水系統(tǒng)的水量少，除霜時間就會加長，而且會造成管道內(nèi)水溫較低，除霜效果不好。如果加裝了緩沖水箱，那么在除霜的過程中，因為水箱內(nèi)有一定的溫度，可以在短時間內(nèi)完成化霜，并且消耗熱量也比較小，避免了因為主機除霜而造成的室內(nèi)溫度波動變化。

  3、緩沖水箱的第三個好處是能夠保證系統(tǒng)的水流暢通。

  緩沖水箱能夠完成自動排氣，避免機組循環(huán)不暢報故障停機。

  4、設(shè)置緩沖水箱可以讓系統(tǒng)排污更徹底，防止系統(tǒng)阻塞。

  系統(tǒng)中的雜質(zhì)會通過循環(huán)慢慢沉積到緩沖水箱的底部，經(jīng)過過濾器的時候，水泵的水質(zhì)會變好，從而減少過濾器的清洗。

  低溫空氣源熱泵和風(fēng)冷熱泵的區(qū)別

  區(qū)別一、產(chǎn)品依據(jù)的標準不同

  低溫空氣源熱泵的暫行標準為：《GB/T25127.1-2010低環(huán)境溫度空氣源熱泵(冷水)機組第1部分：工業(yè)或商業(yè)用及類似用途的熱泵(冷水)機組》、《GB/T25127.2-2010低環(huán)境溫度空氣源熱泵(冷水)機組第2部分：戶用及類似用途的熱泵(冷水)機組》。商用與家用的區(qū)別是能量大小，大約50KW為商用。

  風(fēng)冷熱泵的標準為：《GB/T18430.1-2007蒸汽壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機組第1部分：工商業(yè)用和類似用途的冷水(熱泵)機組》、《GB/T18430.2-2008蒸汽壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機組第2部分：戶用和類似用途的冷水(熱泵)機組》。同樣是以制冷量大小區(qū)分，制冷量小于50KW為家用，大于50KW為商用。

  區(qū)別二、產(chǎn)品設(shè)計條件不同

  兩者的設(shè)計條件不同，即設(shè)計工況不同，我們以名義工況為例來說明。名義工況是產(chǎn)品銘牌上標示的額度制熱量(制冷量)測定時的工況，一般就是機組最普遍、最常用的工作狀態(tài)。

  低溫空氣源熱泵的制熱名義工況，空氣側(cè)溫度為“-12℃”;風(fēng)冷熱泵的制熱名義工況，空氣側(cè)溫度為“7℃”。低溫熱泵制熱時主要設(shè)計工況都是在0℃以下，而風(fēng)冷熱泵制熱時的所有設(shè)計工況都是在0℃以上。

  區(qū)別三、產(chǎn)品的應(yīng)用場景與運行方式不同

  低溫空氣源熱泵應(yīng)用于低環(huán)境溫度的場景，風(fēng)冷熱泵應(yīng)用于常溫的場景。

  低溫空氣源熱泵主要功能就是采暖，并且絕大部分也是這么應(yīng)用的;風(fēng)冷熱泵側(cè)重于制冷，兼顧制熱。

  低溫空氣源熱泵的末端主要是地暖、暖氣片、還有風(fēng)機盤管等;風(fēng)冷熱泵的末端基本上都是風(fēng)機盤管，沒有地暖、暖氣片。

  地暖、散熱器的運行特征是小流速大溫差，風(fēng)機盤管的運行特征是小溫差大流量。所以低溫熱泵與風(fēng)冷熱泵的設(shè)計理念不同，風(fēng)冷熱泵是以末端為風(fēng)機盤管為前提，兩器配的太小，水泵配的太大，沒有考慮地暖的運行特征，所以傳統(tǒng)的風(fēng)冷熱泵帶地暖節(jié)能優(yōu)勢不明顯。

  區(qū)別四、所用的核心零部件不同

  低溫空氣源熱泵所用的壓縮機為熱泵專用低溫噴氣增焓壓縮機，風(fēng)冷熱泵采用的是普通壓縮機。低溫熱泵除了傳統(tǒng)的空調(diào)四大件(壓縮機、冷凝器、節(jié)流部件、蒸發(fā)器)外，一般還會增加中間經(jīng)濟器或閃蒸器來給“噴氣增焓”壓縮機提供低溫低壓的冷媒“噴氣”。

  一般的熱泵機組在環(huán)境溫度很低時，蒸發(fā)溫度很低，導(dǎo)致蒸發(fā)壓力很低，所以壓縮機壓力低、冷媒循環(huán)量小，制熱量也就很小。

  低溫空氣源熱泵增加了經(jīng)濟器或閃蒸器，將一部分冷媒蒸汽導(dǎo)入壓縮機，提高吸氣壓力，增大冷媒循環(huán)量，制熱量也就增大了;同時，經(jīng)過經(jīng)濟器或閃蒸器的主冷媒受到了過冷，增大了換熱焓差，也使得制熱量增大了。故稱作“噴氣增焓”。