北方低溫空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)解決設(shè)計(jì)方案

1、北方低溫空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案摘要： 長(zhǎng)期以來(lái)空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū)。本文主要介紹低溫空氣源熱泵系統(tǒng)在北方地區(qū)的應(yīng)用案例，并對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述，對(duì)系統(tǒng)初投資和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了分析。實(shí)際運(yùn)行證明，低溫空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北方制熱是可行的，并且運(yùn)行費(fèi)用很低。關(guān)鍵詞： 低溫空氣源 空氣源熱泵 節(jié)能1 工程簡(jiǎn)介秦皇島市百信圖書廣場(chǎng)位于秦皇島市開發(fā)區(qū)，目前是秦皇島市最大的綜合類圖書市場(chǎng)。本建筑長(zhǎng)49.2m，寬35.1m，總建筑面積6900m2；建筑共計(jì)4層，總高度為15.9m。一層、二層、三層是圖書市場(chǎng)，四層為辦公室。本建筑自2001年6月開始施工，2002年1

2、0月完工，2002年11月空調(diào)開始調(diào)試運(yùn)行。2 空調(diào)計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)2.1 室外空調(diào)計(jì)算參數(shù)，見表1。表1 室外空調(diào)計(jì)算參數(shù) 季節(jié)室外計(jì)算干球溫度(）室外計(jì)算濕球溫度(）室外計(jì)算相對(duì)濕度(%)室外風(fēng)速(m/s)大氣壓力(hPa)夏季32.726.22.31002.2冬季-12522.61023.42.2 室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)，見表2。表2 室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù) 房間名稱夏季冬季噪聲(dBA)新風(fēng)量(m3/hp)溫度()相對(duì)濕度(%)溫度()相對(duì)濕度(%)圖書室24-27608-20404512閱覽室24-27608-20404012辦公室24-27558-20405030會(huì)議室24-27608-20404

3、5303 冷熱源選擇3.1 冷熱源選擇依據(jù)秦皇島市是全國(guó)聞名的度假旅游城市，市政府對(duì)環(huán)境污染問題特別重視，尤其是冬季供暖產(chǎn)生的污染問題。秦皇島市供暖期較長(zhǎng)，約為5個(gè)月。供暖資源也很豐富：煤、油、城市集中煤氣、電和城市集中供熱，由于本項(xiàng)目在開發(fā)區(qū)，沒有城市集中供熱，燃煤也被禁止使用，可利用的資源僅為油、城市集中煤氣和電。秦皇島市沒有電增容，城市煤氣有市政費(fèi)用。同時(shí)在與開發(fā)商接觸過程中，開發(fā)商提出以下幾點(diǎn)要求：安全、環(huán)保、沒有污染；運(yùn)行費(fèi)用低；系統(tǒng)運(yùn)行可靠；維護(hù)方便。3.2 冷熱源初投資比較根據(jù)開發(fā)商提出的要求，提供以下比較方案：方案1，空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)；方案2，螺桿冷水機(jī)組+電鍋爐；方案3，螺

4、桿冷水機(jī)組+煤氣鍋爐；方案4，螺桿冷水機(jī)組+油鍋爐。各種方案初投資，見表3。表3 各種方案初投資 項(xiàng)目方案1方案2方案3方案4備注制冷量（kW）816820820820制熱量（kW）840660660660制冷機(jī)房（萬(wàn)元）108515151制熱機(jī)房（萬(wàn)元）0282624電氣（萬(wàn)元）18232323含控制機(jī)房土建費(fèi)(萬(wàn)元)0303030合計(jì)（萬(wàn)元）1261321301283.3 運(yùn)行費(fèi)用分析比較夏季，各種方案的系統(tǒng)制冷系數(shù)接近，又由于秦皇島市夏季制冷期較短，這里不做比較，僅對(duì)冬季供熱時(shí)的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行分析比較，結(jié)果見表4。表4 各種方案冬季運(yùn)行費(fèi)用分析比較 方案方案1方案2方案3方案3單位發(fā)熱值3

5、600Kj/kWh3600Kj/kWh11200Kj/m340000Kj/kg(l)機(jī)組熱效率2.5: 10.950.80.8產(chǎn)生1kW熱量需要資源量0.4 kWh1.05 kWh0.39 m30.14 kg(l)單位資源費(fèi)用0.5元/ kWh0.5元/ kWh0.7元/ m33.2元/ kg(l)產(chǎn)生1Kw熱量需要的費(fèi)用0.20元0.52元0.28元0.45元3.4 結(jié)果分析通過以上分析可以看出，空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)不僅初投資較低，其冬季運(yùn)行費(fèi)用也優(yōu)于其他三種方案，所以，本工程選用低溫空氣源熱泵機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)冷熱源。4 機(jī)房設(shè)計(jì)4.1 空氣源熱泵機(jī)組選型圖1設(shè)備布置圖1 低溫空氣源熱泵空調(diào)機(jī)

6、組 2 冷熱水循環(huán)水泵 3 電加熱器 4 電子水處理器 5 膨脹水箱 6 電器及控制裝置 4.2 空氣源熱泵水系統(tǒng)設(shè)計(jì)本空氣能熱水器系統(tǒng)主力管采用異程式，每層均采用同程式，兩臺(tái)主機(jī)為并聯(lián)方式。系統(tǒng)原理圖見圖2。圖2 系統(tǒng)原理圖1 低溫空氣源熱泵空調(diào)機(jī)組 2 冷熱水循環(huán)水泵 3 電加熱器 4 電子水處理器 5 膨脹水箱4.3 其他設(shè)備選型 冷熱循環(huán)水泵：KQL100/160-15/2，兩用一備，流量100m3/h，揚(yáng)程32mH2o，功率15 kW； 電子水處理器：SHN-8,一臺(tái)，流量120m3/h-220m3/h，功率12W； 輔助電加熱器：DR-90，兩臺(tái)，功率90kW；DR-60，一臺(tái)，功

7、率60 Kw。5 末端系統(tǒng)設(shè)計(jì)末端系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)，本建筑的營(yíng)業(yè)廳四周為落地玻璃窗，建筑的進(jìn)深也較大，這樣會(huì)導(dǎo)致空調(diào)負(fù)荷較大，且集中在建筑的周圍。在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，營(yíng)業(yè)廳采用了內(nèi)外分區(qū)的方式。在負(fù)荷較大的外區(qū)，采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)方式；在負(fù)荷較小的內(nèi)區(qū)，采用吊頂式空調(diào)機(jī)組方式。四層辦公區(qū)采用風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)系統(tǒng)。6 自動(dòng)控制6.1 每臺(tái)低溫空氣源熱泵空調(diào)主機(jī)的冷熱水進(jìn)水管上分別設(shè)有1個(gè)水流開關(guān)，水流開關(guān)與主機(jī)連鎖。當(dāng)進(jìn)水量低于主機(jī)要求的最低水量時(shí)，主機(jī)將自動(dòng)關(guān)閉。6.2 水泵與主機(jī)連鎖控制，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，水泵先開啟，主機(jī)后開啟；系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)，主機(jī)先關(guān)閉，水泵最后關(guān)閉。6.3 新風(fēng)機(jī)與電動(dòng)風(fēng)閥連

8、鎖，新風(fēng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，電動(dòng)風(fēng)閥關(guān)閉，以防止新風(fēng)機(jī)表冷段凍裂。6.4 電加熱器啟?？刂?。電加熱器采用分級(jí)啟停，根據(jù)不同水溫度，啟停相應(yīng)的電功率。6.5 主機(jī)冬季防凍措施。主機(jī)具有兩級(jí)冬季防凍保護(hù)措施：當(dāng)室外溫度低于5時(shí)，啟動(dòng)水泵；當(dāng)循環(huán)水溫度低于15時(shí)，熱泵機(jī)組開始制熱。7 實(shí)際運(yùn)行情況本工程自投入運(yùn)行以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)歷了一個(gè)制冷季和兩個(gè)采暖季。百信圖書廣場(chǎng)每天營(yíng)業(yè)10個(gè)小時(shí)，一周工作7天，在實(shí)際運(yùn)行過程中，業(yè)主每天均對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較為詳細(xì)的數(shù)據(jù)記錄，從記錄的數(shù)據(jù)分析可以看出，每年11月和次年的2、3月的運(yùn)行費(fèi)用較低，為3元/m2左右；每年12月和次年的1月的運(yùn)行費(fèi)用較高，為5元/m2左右；全年平均為4元/

9、m2左右。由此可見，低溫空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是比較節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。8 設(shè)計(jì)得失分析由于低溫空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)首次應(yīng)用于北方，使得輔助電加熱器的選擇容量偏大。在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，只有60 kW的電加熱器在氣溫較低時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)90kW的電加熱器只有在早晨系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)30分鐘左右，而另一臺(tái)整個(gè)冬季幾乎不運(yùn)轉(zhuǎn)。電加熱器的選型偏大，也增加了配電方面的投資。9 結(jié)束語(yǔ)9.1 低溫空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一種節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅運(yùn)行費(fèi)用低廉，符合綠色環(huán)保的要求。9.2 低溫空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，且擴(kuò)大了建筑有效使用面積。9.3 低溫空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)適合在華北地區(qū)、黃河中下游流域和西北的部分地區(qū)使用，是值得推廣的空調(diào)系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)：1 電子工業(yè)部第十設(shè)計(jì)研究院.空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京: