空氣源熱泵設(shè)計(jì)選型及計(jì)算方法

1、Word文檔 空氣源熱泵設(shè)計(jì)選型及計(jì)算方法 一、空調(diào)負(fù)荷計(jì)算 1.空調(diào)負(fù)荷計(jì)算的組成(QL) (1)由于室內(nèi)外溫差和太陽輻射作用，通過建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量形成的冷負(fù)荷； (2)人體散熱、散濕形成的冷負(fù)荷； (3)燈光照明散熱形成的冷負(fù)荷； (4)其他設(shè)備散熱形成的冷負(fù)荷； (5)滲透空氣所形成的冷負(fù)荷 (6)新風(fēng)量負(fù)荷 2.空調(diào)負(fù)荷計(jì)算方法簡潔介紹 空調(diào)動(dòng)態(tài)負(fù)荷的計(jì)算顯得比較繁瑣，即便是采納一些簡化手段，計(jì)算工作量也是比較大的。估算最簡便，捷徑行路，人之通性，漸漸的被它取而代之了。 但是估算的依據(jù)并不堅(jiān)決，偏于保守是不行避開的，總是顧慮怕估算的小了，這也是可以理解的。估算法也要留意與實(shí)

2、際相符合，要依據(jù)實(shí)際的閱歷以及不同建筑的各自不同的狀況。目前空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算還是以估算為主。 3.民用建筑空調(diào)單位面積冷負(fù)荷（qL） 4.負(fù)荷計(jì)算單位面積冷負(fù)荷法 QL=qLS 式中：QL建筑物空調(diào)房間總冷負(fù)荷 (W) QL 冷負(fù)荷 (W/m2 ) S 空調(diào)房間面積 (m2) 二、 空調(diào)末端（風(fēng)機(jī)盤管）的計(jì)算與選擇 （1）依據(jù)風(fēng)量：房間面積、層高（吊頂后）和房間氣體循環(huán)次數(shù)三者的乘積即為房間的循環(huán)風(fēng)量。其對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)盤管高速風(fēng)量，即可確定風(fēng)機(jī)盤管型號(hào)。 （2）依據(jù)冷負(fù)荷：依據(jù)單位面積負(fù)荷和房間面積，可得到房間所需的冷負(fù)荷值。利用房間冷負(fù)荷對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)盤管的中速風(fēng)量時(shí)的制冷量即可確定風(fēng)機(jī)盤管型號(hào) 一般采

3、納其次種方法依據(jù)冷負(fù)荷選擇風(fēng)機(jī)盤管，在特別場合如對(duì)噪音要求較高的場所，可用第一種方法進(jìn)行校核。 確定型號(hào)以后，還需確定風(fēng)機(jī)盤管的安裝方式（明裝或安裝），送回風(fēng)方式（底送底回，側(cè)送底回等）以及水管連接位置（左或右）等條件。 房間面積較大時(shí)應(yīng)考慮使用多個(gè)風(fēng)機(jī)盤管，房間單位面積負(fù)荷較大，對(duì)噪音要求不高時(shí)可考慮使用風(fēng)量和制冷量較大的風(fēng)機(jī)盤管。留意：對(duì)于風(fēng)管超過肯定長度的風(fēng)盤，應(yīng)采納中、高靜壓的風(fēng)盤，且出風(fēng)管道上不宜多于兩個(gè)出風(fēng)口。 三、 采暖負(fù)荷計(jì)算 1.采暖負(fù)荷計(jì)算的組成（Qn） 冬季采暖通風(fēng)系統(tǒng)的熱負(fù)荷，應(yīng)依據(jù)建筑物下列散失和獲得的熱量確定： 1）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量，包括基本耗熱量和附加耗熱量， 2

4、）加熱由門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量 3）加熱由門、孔沿及相鄰房間浸入的冷空氣的耗熱量； 4）建筑內(nèi)部設(shè)備得熱； 5）通過其他途徑散失或獲得的熱量。 對(duì)于一般民用住宅層高在3m 以下工程上可采納面積熱負(fù)荷法進(jìn)行概算。 單位面積熱負(fù)荷法： Qn=KqnS 式中：Qn 建筑物的采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，W S 建筑物的建筑面積，m2； qn 建筑物的采暖單位面積熱負(fù)荷，W/m2， K 附加系數(shù) 建筑各個(gè)區(qū)域的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、冷空氣滲透狀況均有差別，假如需要計(jì)算的較為精確，應(yīng)依據(jù)各個(gè)區(qū)域在建筑中的位置（如：是否靠近外墻、外墻上的門窗）和門窗（是否有冷空氣滲透）進(jìn)行分別計(jì)算。 2. 室內(nèi)采暖單位面積熱負(fù)荷計(jì)算（q

5、n） 1)一般原則 別墅的負(fù)荷一般要比住宅的大一些。 別墅的頂層負(fù)荷要大于中間層或底層。 一般衛(wèi)生間依據(jù)面積供應(yīng)5001000W的定值來計(jì)算。 別墅地下室一般不配。 客臥一般負(fù)荷相對(duì)較大。 對(duì)于外墻較大或玻璃面積較大的，建議做負(fù)荷計(jì)算 2）室內(nèi)采暖單位面積熱負(fù)荷估算表（qn） 3. 附加系數(shù) 附加系數(shù)為采暖面積與全房間面積的比值，依據(jù)下表進(jìn)行選擇： 上表的附加系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)推舉數(shù)值，在實(shí)際工程中應(yīng)依據(jù)實(shí)際狀況做出詳細(xì)調(diào)整。 房間進(jìn)深大于6 米時(shí)，以距外墻6 米為界分區(qū)當(dāng)作不同的單獨(dú)房間，分別計(jì)算供暖熱負(fù)荷。 4.另一種采暖熱負(fù)荷的估算方法 Qn=aRnV（tn-tw） Qn 采暖熱負(fù)荷 W tn

6、室內(nèi)空氣溫度 tw 室外供暖計(jì)算溫度 V 建筑的體積 m3 Rn 體積熱指標(biāo) 依據(jù)建筑的保溫狀況宜取0.4-0.7 a 修正系數(shù)。請(qǐng)參考下表 四、 采暖末端計(jì)算與選擇 1. 地暖盤管 地暖面盤管的管間距直接影響到地板的散熱量，而地板散熱量需滿意室內(nèi)負(fù)荷的要求。 管間距依據(jù)管材、室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度、供水溫度、地板材料等因素而定。 下表是PE-RT管材，地面材料為水泥地磚，在不同水溫、室內(nèi)溫度和管間距的條件下的地面散熱量（其他地面材料的散熱量數(shù)據(jù)見附錄1） 2. 散熱片 依據(jù)散熱片進(jìn)出口水溫，求出散熱片平均水溫； 依據(jù)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度求出散熱溫差； 依據(jù)散熱溫差查散熱片選型表，獲得單片散熱量q。 五、 空氣

7、源熱泵冷暖機(jī)組配置計(jì)算 1. 確定建筑的負(fù)荷 由設(shè)計(jì)院獵取 依據(jù)建筑物的負(fù)荷指標(biāo)和相應(yīng)建筑面積的乘積，得出建筑的負(fù)荷。 將各空調(diào)房間的負(fù)荷逐個(gè)相加得出空調(diào)總負(fù)荷。 2. 機(jī)組臺(tái)數(shù)和容量的確定 機(jī)組總負(fù)荷的確定：建筑的負(fù)荷或空調(diào)總負(fù)荷80左右的同時(shí)使用率。公寓房可不考慮同時(shí)使用率。特別狀況需依據(jù)建筑功能和使用狀況確定。 大、中型工程應(yīng)選二臺(tái)以上，但不宜過多，并考慮備用機(jī)組的可能性。 若建筑物的最大負(fù)荷與最小負(fù)荷的差距過大，宜大、小容量機(jī)組搭配工作。 六、 機(jī)組安裝位置規(guī)劃和環(huán)境掌握 1. 機(jī)組安裝位置規(guī)劃 1) 熱泵主機(jī)的安裝與空調(diào)室外機(jī)的安裝要求相像。可安裝在屋頂、陽臺(tái)、地面上。出風(fēng)口應(yīng)避開迎

8、風(fēng)方向。 2) 主機(jī)（側(cè)出風(fēng)）與四周墻壁或其他遮擋物之間的距離不能太小，出風(fēng)口1米內(nèi)不應(yīng)有遮擋物，保證主機(jī)換熱器的吸熱散熱不受阻礙。 3) 主機(jī)（頂出風(fēng)）進(jìn)風(fēng)口1米內(nèi)不能有遮擋物，出風(fēng)口2米內(nèi)不應(yīng)有障礙物，保證主機(jī)換熱器的吸熱散熱不受阻礙。 當(dāng)機(jī)組安裝在屋檐下或機(jī)組上方有水平障礙物時(shí)，機(jī)組的安裝位置必需在通風(fēng)良好的地方，否則簡單發(fā)生氣流短路，造成機(jī)組散熱力量差。 2. 機(jī)組安裝環(huán)境掌握 1) 盡量不在陽光直射的地方。 2) 不在臥房的窗臺(tái)或臥房的四周。 3) 進(jìn)、出風(fēng)有足夠的距離，便于散熱。 4) 能承受室外機(jī)自重的 2-3 倍以上的地方。 5) 沒有油煙或其它腐蝕氣體的地方。 6) 不影響其

9、它因素或環(huán)境的地方。 七、 采溫和冷暖系統(tǒng)介紹 1. 采溫和冷暖系統(tǒng)分類 1) 開式循環(huán)系統(tǒng)：管路中的循環(huán)水與大氣相通的系統(tǒng)。循環(huán)水水與大氣接觸，易腐蝕管路；用戶與機(jī)房高差較大時(shí)，水泵則需克服高差造成的靜水壓力，耗電量大。 2) 閉式循環(huán)系統(tǒng)：管路系統(tǒng)不與大氣接觸，在系統(tǒng)最高點(diǎn)設(shè)有排氣閥的系統(tǒng)。管道與設(shè)備不易腐蝕；不需克服高度差，從而循環(huán)水泵功率小。 3) 同程式系統(tǒng)：并聯(lián)環(huán)路中的各支路的流程都是相等的系統(tǒng)。 優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性好，各設(shè)備間的水量安排均衡。 缺點(diǎn)：由于采納回程管，管道的長度增加，水阻力增大，使水泵的能耗增加，并且增加了初投資。 4) 異程式系統(tǒng)：并聯(lián)環(huán)路中的各支路流程不等的

10、系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)：異程式系統(tǒng)簡潔，耗用管材少，施工難度小。 缺點(diǎn)：各并聯(lián)環(huán)路管路長度不等，阻力不等，流量安排難以平衡。 5) 定水量系統(tǒng)：系統(tǒng)中循環(huán)水量為定值，或夏季和冬季分別采納不同的定水量，負(fù)荷變化時(shí)，轉(zhuǎn)變供、回水溫度以轉(zhuǎn)變制冷量或制熱量的系統(tǒng)。 特點(diǎn)：定水量系統(tǒng)簡潔，操作便利，不需要簡單的自控設(shè)備和變水量定壓掌握。 6) 變水量系統(tǒng)，一般適用于間歇性降溫的系統(tǒng)（影院、劇場、大會(huì)議廳等）：保持供水溫度在肯定范圍內(nèi)，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，轉(zhuǎn)變供水量的系統(tǒng)。 特點(diǎn)：變水量系統(tǒng)的水泵的能耗隨負(fù)荷較少而降低，在配管設(shè)計(jì)時(shí)可考慮同時(shí)使用系數(shù)，管徑可相應(yīng)削減，降低水泵和管道系統(tǒng)的初投資；但是需要采納供、回水壓差進(jìn)行

11、流量掌握，自控系統(tǒng)比較簡單。 2. 空氣源熱泵采溫和冷暖常用系統(tǒng)型式 采暖系統(tǒng)圖不帶緩沖水箱 采暖系統(tǒng)圖帶緩沖水箱 冷暖系統(tǒng)圖不帶緩沖水箱 冷暖系統(tǒng)圖帶緩沖水箱 八、 水泵選型計(jì)算 冷暖系統(tǒng)按空調(diào)系統(tǒng)的水流量和水阻力選定水泵流量和揚(yáng)程。 1. 水泵的流量： 在沒有考慮同時(shí)使用率的狀況下選定的機(jī)組，可依據(jù)產(chǎn)品樣本供應(yīng)的數(shù)值乘以1.11.2倍的系數(shù)選用。 假如考慮了同時(shí)使用率，建議用如下公式進(jìn)行計(jì)算。公式中的Q為沒 有考慮同時(shí)使用率狀況下的總負(fù)荷。 L = Q0.86/ T L 循環(huán)水流量 m3/h Q 總負(fù)荷 kW T 進(jìn)回水溫差 （采暖系統(tǒng)取10，冷暖系統(tǒng)取5） 水泵的流量 = (1.11.2

12、)系統(tǒng)循環(huán)水量 2. 水泵的揚(yáng)程：應(yīng)為它擔(dān)當(dāng)?shù)墓┗厮芫W(wǎng)最不利環(huán)路的總水壓降。 最不利環(huán)路阻力計(jì)算閱歷公式如下： Hmax =p1p20.05L（1+ K） P1：機(jī)組內(nèi)部的水壓降； P2：最不利環(huán)路中并聯(lián)的各末端裝置的水壓損失最大一臺(tái)（或部分）的水壓降。 0.05L：沿程損失取每100m管長約5mH2O； 式中K為最不利環(huán)路中局部阻力當(dāng)量長度總和與直管總長的比值。當(dāng)最不利環(huán)路較長時(shí)K取0.20.3；最不利環(huán)路較短時(shí)K取0.40.6。 水泵揚(yáng)程(mH2O)= （1.11.2） Hmax 3. 其他要求： 水泵必需選用熱水泵，其QH 特性曲線，應(yīng)是隨著流量的增大，揚(yáng)程漸漸下降的曲線。同時(shí)適用于水

13、/乙二醇（最高30%）溶液。 應(yīng)依據(jù)水泵供應(yīng)商供應(yīng)的參數(shù)要求，并依據(jù)現(xiàn)場水力系統(tǒng)的要求選泵，水泵應(yīng)在其高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行。 九、 膨脹罐選型計(jì)算 C = 系統(tǒng)中的水容量（包括熱泵主機(jī)、管道、末端等）約為系統(tǒng)循環(huán) 水流量的1/15 到1/20。 e = 水的熱膨脹系數(shù)（系統(tǒng)冷卻時(shí)水溫柔鍋爐運(yùn)行時(shí)的最高水溫的水 膨脹率之差，見下表），標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備中e=0.0359（90） P1=膨脹罐的預(yù)充壓力（肯定壓力） P2=系統(tǒng)運(yùn)行的最高壓力（肯定壓力） V = 膨脹罐的體積 選型閱歷： 5HP 以下 選用的2L 膨脹罐 5-10HP 選用的5L 膨脹罐 10-18HP 選用的8L 膨脹罐 18-30HP 選用的12

14、L 膨脹罐 30-45HP 選用的18L 膨脹罐 45-60HP 選用的24L 膨脹罐 （其中制冷/熱量KW 和HP 的換算關(guān)系為1HP 2.5KW） 十、 儲(chǔ)能（緩沖）水箱計(jì)算 水暖系統(tǒng)需要考慮系統(tǒng)水容量對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，對(duì)于空氣源熱泵地暖系統(tǒng)，最大的影響因素是冬季機(jī)組除霜?？諝庠礋岜脵C(jī)組化霜時(shí)間為 3-8min，取化霜時(shí)間 4 min 來計(jì)算蓄能水箱容積。 系統(tǒng)熱穩(wěn)定性要求：冬季運(yùn)行時(shí)，主機(jī)除霜時(shí)間 4 min，供水溫度允許降低不超過3。 系統(tǒng)最小水容量M1： = Q * T /（C*3） (kg) Q 主機(jī)制熱量 (k) 化霜時(shí)間 () 水的比熱取 （kkg） 系統(tǒng)水容量M2： = 0

15、.15*L (kg) L 系統(tǒng)管路總長 （m） 儲(chǔ)能水箱有效容積M: = M1-M2 (kg) 十一、 系統(tǒng)管道計(jì)算 1. 管徑計(jì)算公式如下： Q：管段內(nèi)流經(jīng)的水流量(L/s) ：管道內(nèi)徑(mm) ：假定的水流速(m/s) （管內(nèi)水流速推舉表如下，單位m/s) 2. 管徑閱歷選定法系統(tǒng)水流量和單位長度阻力損失表 3. 連接各末端裝置的供回水支管的管徑，宜與設(shè)備的進(jìn)出水管接管管徑全都，可查產(chǎn)品樣本獲知。 十二、 分集水器選擇 1. 材質(zhì)為黃銅材質(zhì)或不銹鋼材質(zhì)，同時(shí)適用于水/乙二醇（最高30%）溶液。 2. 一般規(guī)格： 3. 選型建議：依據(jù)盤管環(huán)路數(shù)選擇分集水器支路數(shù)，支路數(shù)應(yīng)掌握在8路以內(nèi)，若超

16、過8 路，可增設(shè)多一套分集水器解決。分集水器主管管徑應(yīng)至少比系統(tǒng)供水管管徑大一個(gè)規(guī)格，支路數(shù)越多，分集水器主管管徑宜越大，詳細(xì)以實(shí)際水力計(jì)算為準(zhǔn)。 十三、 地暖管的選擇 1. 地暖管管徑 1) 在水阻力不超限的狀況下，水流速度越大管道內(nèi)越不簡單積氣，有利于減小傳熱熱阻從而增加散熱量。一般管道內(nèi)水流速度不得小于0.25m/s，一般流速應(yīng)在0.25m/s-0.5m/s 之間為宜，分集水器內(nèi)的水流速一般不宜超過0.8m/s，過小的流速會(huì)影響散熱量，過大的流速則會(huì)增加水泵的負(fù)擔(dān)，且水流噪聲會(huì)較明顯。 2) 一般要求在任何狀況下系統(tǒng)水流量不得小于系統(tǒng)額定水流量的 60%，假如實(shí)際中有可能消失流量小于60

17、%的狀況，需加裝壓差旁通閥或其他旁通措施，否則可能導(dǎo)致機(jī)組愛護(hù)。 3) 從削減加熱盤管的水側(cè)阻力，提高采暖效果的角度考慮，加熱管道宜選擇外徑20 管道，從施工安裝便利的角度考慮，加熱管道宜選擇外徑16 管道，依據(jù)工程實(shí)際狀況選擇合適的方案。 2. 地暖管長度 加熱盤管的長度和環(huán)路簡易計(jì)算（例：采暖房間內(nèi)面積10 ，分集水器與采暖房間連接距離10 米） 加熱盤管長度建議：每環(huán)路加熱盤管長度宜掌握在6080 米，最長不應(yīng)超過100 米，各環(huán)路長度宜相等或相近，管長差值應(yīng)掌握在15 米內(nèi)。 3. 地暖管材質(zhì) PE-X ：交聯(lián)聚乙烯 ，力學(xué)性能好，耐低溫柔高溫。但是沒有熱塑性，不能采納熱熔接，通常采納

18、卡式連接。是目前歐洲在地暖系統(tǒng)中使用量最大的一個(gè)品種。進(jìn)口和國產(chǎn)的差價(jià)更大，低價(jià)位的產(chǎn)品應(yīng)用存在肯定的風(fēng)險(xiǎn)。 PE-RT：中密度聚乙烯，力學(xué)性能好，耐應(yīng)力開裂，低溫沖擊，耐水壓，耐熱蠕變的性能。具有可以熱熔連接、原料性能穩(wěn)定牢靠和柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)，其綜合的優(yōu)良特性使之在地板輻射采暖領(lǐng)域中具有肯定的競爭力。價(jià)格適中。 PB：聚丁烯 ，管材最松軟，相同壓力下，管壁設(shè)計(jì)最薄，是當(dāng)前幾種用于熱水的塑料管中價(jià)格最貴和牢靠性最高的品種。 由于采暖系統(tǒng)中滲入氧會(huì)加速系統(tǒng)的氧化腐蝕，選擇PB、PE-X、PE-RT塑料管道時(shí)宜選擇含有阻氧層的管道。 十四、 散熱片的選擇 1、依據(jù)房間的熱負(fù)荷和散熱片的散熱量相匹配的原則進(jìn)行選型； 2、兼顧房間的舒適性、美觀性來確定與之相符的散熱片的型號(hào)； 3、散熱片選型的計(jì)算方法： A=Q/q12 A: 散熱片片數(shù) Q: 房間熱負(fù)荷 q: 單片散熱量 1: 散熱片片數(shù)修正系數(shù) 2: 散熱片連接形式修正系數(shù) 十五、 風(fēng)機(jī)盤管的選擇 風(fēng)機(jī)盤管分類 按形式：臥式暗裝、臥式明裝、立式暗裝、立式明裝、卡式五種 按厚度：超薄型、一般型 按有無冷