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空氣源熱泵講堂
鄭州一公寓空氣源熱泵地暖風盤冷暖機組替代中央空調(diào)效果超好
作者: 發(fā)布于:2019-1-11 11:20:38

鄭州一公寓空氣源熱泵地暖風盤冷暖機組案例賞析,替代中央空調(diào)效果超好

  空氣源熱泵冷暖機組是一個提供冷熱源的獨立完整機組,利用的是空氣能源,不占用機房且為清潔能源,可廣泛應用于中小型的酒店、集體公寓、辦公、娛樂會所、商場等公共建筑。通過一系列工程來看,空氣源熱泵非常適合在寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)使用,不僅更加節(jié)能,充分發(fā)揮了熱泵采暖的同時兼顧了中央空調(diào)制冷的功能。


  今天就介紹一個超低溫二聯(lián)供商用產(chǎn)品在該度假村綜合樓項目中央空調(diào)系統(tǒng)中的應用。

  1.工程簡介

  本項目為鄭州五云山一處度假公寓的中央空調(diào)工程,本棟樓為辦公及公寓綜合樓,新建建筑,一層為7間辦公室、2~7層為108間公寓及6個值班室,總建筑面積為4630.73㎡,地上7層總建筑高度為26.5m。建筑結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu),建筑耐火等級為二級,屋面防水等級為Ⅰ級,抗震設防烈度為7度。由甲方招標圖紙知,該項目設計建筑采暖空氣調(diào)節(jié)能耗76kWh/㎡;低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng)開發(fā)商已安裝完畢,做到管路對接即可。

  該工程2015年11月初甲方面向社會招標,隨后開始了系統(tǒng)優(yōu)化設計及工程安裝,2015年12月份中旬中央空調(diào)安裝工程全面竣工、完成系統(tǒng)調(diào)試,目前系統(tǒng)運行效果良好。

  2.空調(diào)設計

  2.1設計規(guī)范規(guī)定

  《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50019-2003;《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》GB50736-2012;《實用供熱空調(diào)設計手冊》;《簡明空調(diào)設計手冊》;《通風與空調(diào)工程施工規(guī)范》GB50738-2011;《通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50243-2011;《輻射供暖供冷技術規(guī)程》JGJ142-2012;《熱泵熱水系統(tǒng)設計、安裝及使用規(guī)范》CRAA311-2009;《全國民用建筑工程設計技術措施/暖通空調(diào)•動力》2009版;……

  2.2空調(diào)設計基礎資料

  A.室內(nèi)主要空調(diào)設計參數(shù)


  2.3.冷熱負荷計算及末端選型

  A.空調(diào)負荷計算

  空調(diào)區(qū)域的夏季冷負荷由以下各部分組成:人體冷/濕負荷、燈光/設備冷負荷、新風冷/濕負荷、滲透冷/濕負荷、外墻和屋面冷負荷、外窗和天窗冷負荷、內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)冷負荷等。影響建筑物室內(nèi)溫度變化的主要因素是室外溫度,考慮到了其隨著時間的變化負荷也隨之變化的這一現(xiàn)象,空調(diào)負荷計算時是對每個時間的負荷分別進行計算匯總,并比較逐時冷負荷的最大值作為空調(diào)計算負荷。

  本工程的空調(diào)及采暖負荷計算和末端選型參考甲方提供的招標圖紙及資料,可知空調(diào)系統(tǒng)最大冷負荷為486.2kW,采暖熱負荷為194.5KW。需要指出的是,由于本項目建筑功能主要是辦公和公寓,辦公區(qū)開啟時間為白天、而公寓區(qū)域開啟時間主要集中在晚上下班期間,使用率低、末端設備同時開啟率也不高。

  B.風機盤管選型

  本項目風機盤管選型結(jié)果如表3:

  本項目中風機盤管設備選用國際知名品牌、3排管、高靜壓帶回風箱的機組,噪聲低、換熱效率高。

  風機盤管機組一般配合裝修風格安裝,氣流組織方案采用“側(cè)送上回”的方式,其具體安裝圖詳見施工圖。由于本項目每個房間面積都不大,均采用臥式暗裝帶回風箱的風機盤管機組,臥式暗裝以應付不同房間對空調(diào)及供暖負荷的要求,另外可以配置新風處理系統(tǒng)以滿足各區(qū)的通風要求。

  C.地暖末端選型設計

  該項目的業(yè)主方招標前已經(jīng)設計安裝了低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng),設計熱源供回水溫度為50℃/45℃。地面加熱盤管采用耐熱聚乙烯管PE-RT管,管徑為Φ20*2.0,管間距200~300mm不等;保溫板采用30mm厚的擠塑板;由分集水器前電熱溫控法裝置分室溫控。

  2.4水系統(tǒng)設計

  空調(diào)水系統(tǒng)為一次泵變流量、雙管制系統(tǒng),系統(tǒng)干管采用異程式。每層水系統(tǒng)的回水干管上設置平衡閥。每臺風機盤管機組的回水管上設計電動二通閥。風機盤管的供水量控制由室內(nèi)溫控器按所需的室溫來控制。空調(diào)冷熱水系統(tǒng)定壓補水裝置采用高位的膨脹水箱。

  空調(diào)冷熱水管管材:當管徑DN<100mm時采用鍍鋅鋼管,絲接;當管徑DN≥100mm時采用無縫鋼管,焊接?照{(diào)冷凝水管采用硬質(zhì)聚氯乙烯塑料管?照{(diào)水管均采用B1級發(fā)泡橡塑材料保溫,室內(nèi)管道外設夾筋鋁箔防護層,室外管道外設不小于0.7mm的鋁皮制作防護層。

  空調(diào)冷凍水管保溫材料的厚度為:管徑≤100mm時,δ=30mm;100<管徑≤250mm時,δ=35mm。風機盤管冷熱水進出水管采用銅截止閥,回水管口處設自動排氣閥,凝結(jié)水管口與水管相連時,設200mm長的透明塑料軟管,回水設置電動二通閥?照{(diào)凝結(jié)水管安裝時,按水流方向水平管應保持不小于0.5%的坡度坡向排水點,連接設備的水平支管應保持不小于1%的坡度。所有水流設備和附件的工作壓力不小于1.0MPa。

  3.冷熱源選型

  本工程經(jīng)過前述設計計算,可知夏季空調(diào)的計算冷負荷/冬季地暖的熱負荷分別為486.2kW/194.5kW。


  由于鄭州市屬于寒冷地區(qū),為保證在低溫環(huán)境條件下機組提供的熱能可以滿足建筑物的采暖需求,本項目設計機型采用了噴氣增焓EVI技術,即超低溫機組。

  設備的主要技術參數(shù)見下表:


  本項目中甲方要求配置以制冷為主,因此按空調(diào)夏季冷負荷初選機組。本工程空調(diào)系統(tǒng)同時使用系數(shù)取為75%、系統(tǒng)冷熱損失為10%,可計算得知空調(diào)機組匹配容量應為:486.2*0.75*1.1=401.1kW,則主機臺數(shù)n(=401.1/65)≈6臺。

  眾所周知,隨著室內(nèi)溫度的降低,建筑物的熱負荷也逐漸增大。但同時空氣源熱泵受氣候條件影響特別大,尤其是在機組結(jié)霜工況下運行時機組效率會下降很多。因此,必須空氣源二聯(lián)供機組的實際供熱量進行校核分析,合理確定熱泵主機以及輔助熱源的容量。

  冬季主機制熱量校核計算:查產(chǎn)品樣冊及實驗室測定數(shù)據(jù),可知在鄭州市環(huán)境溫度為室外空調(diào)計算干球溫度-6.1℃時、機組出水溫度為50℃、供回水溫差為5℃運行時,機組的實際制熱量約為額定工況條件下的70~75%,即在項目所在地運行在最不利環(huán)境條件下6臺機組的制熱量能保證≮24KW(=65*0.70*6=276kW),且大于地暖末端系統(tǒng)滿負荷運行時所需的194.5kW的熱負荷。因此冬季只需開啟3~4臺機組即可滿足供暖需求,不需另外設計輔助熱源。

  綜上所述,所選的6臺機組可以同時滿足夏季空調(diào)系統(tǒng)和冬季地暖末端的需求。

  4.系統(tǒng)設計

  4.1定壓裝置

  空調(diào)水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)、且運行過程中伴隨著溫度變化,需要定壓。本工程不是高層建筑,有條件采用高位膨脹水箱來解決空調(diào)系統(tǒng)的補水、定壓和容納系統(tǒng)水量的變化。高位膨脹水箱定壓具有安全、運行可靠、初投資低、電力消耗(與采用定壓罐定壓和變速泵補水的定壓補水裝置相比)相對較少的特點。

  4.2排氣裝置

  管路系統(tǒng)的最高點或局部高點都設計并安裝有自動排氣閥;每臺風機盤管設備自帶手動排氣閥。

  4.3控制系統(tǒng)

  A.主機控制

  空調(diào)機組的啟?刂撇捎玫氖菣C組面板的就地控制?照{(diào)機組可根據(jù)回水溫度(本項目制冷時為12℃、制熱時為45℃)控制機組壓縮機的啟停,來達到節(jié)能的目的。另外,空調(diào)機組自帶低水溫保護、缺水保護、高低壓保護等功能。

  B.末端控制

  末端機組的控制器可以根據(jù)室溫自動控制風機盤管的運行,還可以做到定時開關功能。

  C.缺水控制

  主管路供回水總管之間設有電動壓差旁通控制系統(tǒng),根據(jù)壓差傳感器實測的供回水溫差Δp與設定壓差Δps的偏差調(diào)節(jié)電動壓差旁通閥的開度,或增大開度、泄流降壓,或減小開度、截流增壓。與此同時,壓差旁通閥的分流作用使流經(jīng)空調(diào)機組的水量穩(wěn)定不變。

  當空調(diào)主機缺水運行時,會開啟水流故障報警,關閉壓縮機及水泵的運行。

  5.運行效果及費用估計

  系統(tǒng)安裝完畢,技術人員到現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)現(xiàn)機組安裝過程中出現(xiàn)了一些不規(guī)范的現(xiàn)象,比如水流開關未安裝、焊口處防腐沒按設計要求施工、保溫厚度不夠、管路低位處無排水口等問題,并嚴令其進行了整改。只有合理的設計、規(guī)范的安裝,才能保證后期運行的穩(wěn)定、安全、可靠。

  對于空氣源熱泵行業(yè)來說,經(jīng)銷商必須要懂得空調(diào)系統(tǒng)原理、設計、施工安裝和售后維保,才有利于二聯(lián)供水機的長期發(fā)展、方能獲得客戶的認可。本系統(tǒng)自2015年12月中旬正式運行至今,空調(diào)和采暖效果良好,均達到了設計技術指標,用戶評價很高。

  根據(jù)前述可知本空調(diào)系統(tǒng)機組的總功耗為20.5*6=123kWh,根據(jù)本項目目前的運行狀態(tài),可預估系統(tǒng)全年運行費用,表格如下:


  根據(jù)該項目特點,中央空調(diào)系統(tǒng)運行時間:制冷季按100天、采暖季90天計算;運行時間:制冷季空調(diào)每天運行12小時,采暖季每天運行14小時;電費按0.9元/kWh(商用電)計算。

  6.結(jié)束語

  空氣源兩聯(lián)供機組作為系統(tǒng)冷熱源設備,一機多用,夏季作為空調(diào)冷源、冬季為地暖系統(tǒng)的熱源,利用率高。系統(tǒng)的設計務必根據(jù)設備的使用壽命、初投資、設備利用率、對環(huán)境的保護等各方面結(jié)合實際情況做出最合理、經(jīng)濟的工程配比。

  隨著民眾生活水平的提高,對舒適性要求也越來越高,越來越多的場所更希望采用地板采暖或輻射制冷等更舒適的空調(diào)方式,而二聯(lián)供機組(對于北方市場,超低溫型機組更能體現(xiàn)這一優(yōu)勢)則恰好能滿足冷暖市場這一剛性要求;另外,在全社會大規(guī)!懊焊碾姟薄⒊珜Р捎们鍧嵞茉吹拇蟓h(huán)境下,空氣源熱泵乃大勢所趨。

  7.系統(tǒng)圖