地源熱泵熱回收機組的設計選型及給排水技術(shù)措施

地源熱泵熱回收機組的設計選型及給排水技術(shù)措施

目前，地源熱泵受到了廣泛的關注，但由于缺乏大范圍的維護，積累的數(shù)據(jù)較少，相關經(jīng)驗和教訓較少。作者將寧波當前工程的設計、施工和維護相結(jié)合，探討了該新興技術(shù)的設計重點。1空調(diào)平衡性能地源熱泵的原理:通過熱媒熱水循環(huán)將熱回收型地源熱泵高溫機冷凝器中的熱量交換出來,再用間接換熱設備利用該熱媒熱水作為熱源對生活熱水進行加熱,從而制備生活熱水,并完成了冷凝器的減焓降溫,為地源熱泵主機的循環(huán)創(chuàng)造條件。其往往作為空調(diào)設計中地源側(cè)熱平衡的技術(shù)措施,在生活熱水供應方面有一定優(yōu)勢:運行較節(jié)能;不用建鍋爐房;有利于協(xié)助空調(diào)系統(tǒng)地源側(cè)的熱平衡;受極端氣候的影響較少。同時它也有一定缺點:受地質(zhì)條件的影響;對項目有一定的要求,應用規(guī)模受限制;受地源側(cè)熱平衡的限制;受運行方式的限制,最好是間歇運行;水溫受限,地源熱泵高溫機冷凝器的供生活熱水的供/回水溫度一般為60℃/55℃,其結(jié)果是生活熱水的溫度最高只有55℃;增加了造價,地埋管及地源側(cè)水循環(huán)水泵及運行控制均增加了投資,且增加了地源側(cè)水循環(huán)所需的水泵電耗。2地源熱泵是生活熱水的水源設計的要點2.1地源熱泵機組的選擇2.1.1地源熱泵主機設備地源熱泵主機作為生活熱源時,《建筑給水排水設計規(guī)范》(2009年版)(GB50015—2003)(以下簡稱《給排水規(guī)范》)第5.4.3條規(guī)定:“對于醫(yī)院熱水供應系統(tǒng),其鍋爐或水加熱器不得少于2臺,并且,一臺檢修時,其余各臺的水加熱能力不得小于設計小時耗熱量的50%?！币簿褪钦f,對于除醫(yī)院建筑以外的項目,地源熱泵主機供應生活熱水時,可以只設置一臺地源熱泵主機;對于醫(yī)院建筑,綜合考慮投資、占地,工程中一般設置2臺,每臺的制熱能力均應超過設計小時耗熱量的50%,在低負荷時系統(tǒng)自動切換到一臺運行,以便節(jié)能運行。2.1.2高溫機的選用地源熱泵主機作為生活熱水熱源時,應選用高溫機組,市場上的高溫機組有多種,有的機組冷凝側(cè)高達80℃,似乎肯定能滿足提供60℃生活熱水所需的換熱要求,事實并非如此,如果設計中盲目按此機組高溫出水進行換熱設計,有可能造成工程失誤。按照《蒸氣壓縮循環(huán)水源高溫熱泵機組》(GB/T25861—2010)(以下簡稱《高溫機組》)的規(guī)定,高溫機組有如下4種類型:①H1型,使用側(cè)機組名義出水溫度為55℃;該使用側(cè)名義出水溫度對生活熱水系統(tǒng)來講就是循環(huán)熱媒經(jīng)過冷凝器加熱后達到的熱媒溫度。②H2型,使用側(cè)機組名義出水溫度為60℃。寧波大學建工學院閆成文教授提供的寧波大學建工樓西側(cè)的四個測溫主井的冬季平均土壤地溫見表3。上述各深度土壤的平均溫度為21.0℃,也就是說高溫機在正常運行下合理選用型式為H1型,其次為H2型,不適合選用H3及H4型。即,在寧波市的類型地質(zhì)條件下,如果為了提供提高生活熱水的溫度,單純要求高溫機的使用側(cè)提供70℃或80℃熱水是不合理的。從另一方面來說,《給排水規(guī)范》第5.1.5條要求生活熱水系統(tǒng)配水點的最低水溫為50℃,在H2型高溫機組的使用側(cè)出水60℃的條件下,經(jīng)過板換熱后的生活熱水最高可達55℃,才可保證配水點的最低水溫50℃的要求。為此,選用使用側(cè)出水55℃的H1型高溫機組不能滿足規(guī)范的生活熱水水溫要求。所以,在上述典型的寧波地區(qū)地質(zhì)條件下,如果用地源熱泵高溫機作為唯一的生活熱水熱源,只能選擇H2型高溫機,當然,選擇H2型比H1型的制熱性能系數(shù)COP值略有下降,因為,提高冷凝器的出水水溫將降低冷凝器的排熱效果。有人會問,H1型高溫機的出水水溫也有55℃,直接作為生活熱水用、不用板換進行熱交換是否可以?答案是否定的,原因有二:①在高溫機冷凝器及板換之間循環(huán)的一次水是經(jīng)過軟化的,是一個閉式系統(tǒng),即使還有一部分殘留硬度也是有限的,使得冷凝器在55℃的水側(cè)溫度條件下能做到水側(cè)污垢系數(shù)接近于0m2·K/kW的名義工況條件;如果自來水直接進入高溫機的冷凝器,將使得冷凝器在55℃的水側(cè)溫度條件下產(chǎn)生結(jié)垢,降低換熱效果,從而降低生活熱水側(cè)出口水溫,且影響冷凝器的排熱效果,進而影響機組的COP值。2.2地源熱泵機的生活熱水裝置的設計2.2.1板式換熱器板換《給排水規(guī)范》中并沒有推薦與地源熱泵機組配套的生活熱水換熱器型式,在《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施:給水排水》(2009年版)(以下簡稱《技術(shù)措施》)第6.8.3條中,對熱泵制備生活熱水的常用系統(tǒng)圖示均為板式換熱器(簡稱板換)。實際上,目前工程中該類換熱器大多為板換,筆者認為理由如下:①板換傳熱系數(shù)大,換熱設備占地面積小。換熱效率比傳統(tǒng)管式換熱器高2~4倍,一般板式換熱器的傳熱系數(shù)K值在3000~6000W/(m2·℃)范圍內(nèi),有些進口品牌板換K值可達7000~8000W/(m2·℃)。另外,《給排水規(guī)范》第5.4.3條規(guī)定:醫(yī)院建筑不得采用有滯水區(qū)的容積式水加熱器,也就是說,醫(yī)院建筑可采用無滯水區(qū)的板換進行換熱。綜合以上考慮,筆者推薦在常規(guī)的地源熱泵高溫機制備生活熱水時采用板換作為換熱器。2.2.2根據(jù)按技術(shù)措施確定地源熱泵集料的數(shù)量,計算熱泵機組的水供熱筆者認為,板換的計算包括三個方面:過流量計算、面積計算、水力損失計算?！督o排水規(guī)范》及《技術(shù)措施》中均只列出了換熱器的面積計算,筆者認為這樣做是不全面的,甚至還誤導設計人員,似乎只要面積夠了就行。實際上,這三個方面互相聯(lián)系并且均對最終的換熱量有影響。①板換的面積計算板換的理論面積F理計算基于下式:《給排水規(guī)范》及《技術(shù)措施》在式(2)的基礎上均附加了熱損失系數(shù)Cr及水垢系數(shù)ε后形成了工程中的水加熱器面積F的計算公式?！督o排水規(guī)范》第5.4.6條的水加熱器面積Fjr計算公式為:代入給定的單位、熱損失系數(shù)及水垢系數(shù)后:《技術(shù)措施》第6.8.4條專門針對水源熱泵列出了相關設計計算公式,在該條第6款板換配貯熱水箱(罐)情況下的板換水加熱器面積F計算公式:代入公式中給定的單位、影響傳熱效果的系數(shù)ε2(0.7~0.9)后為:對比式(4)和(6),可以發(fā)現(xiàn),《給排水規(guī)范》與《技術(shù)措施》在計算板換面積時結(jié)果明顯不一致,《技術(shù)措施》的計算公式明顯不符合常規(guī),工程實踐中實際的換熱面積肯定要大于理論值,在式(6)中代入單位就可知問題出在哪兒:公式中不應該除以用于轉(zhuǎn)換單位的系數(shù)3.6。實際上,《技術(shù)措施》第6.8.4條第6款計算板換面積的公式是畫蛇添足,它將誤導設計計算,影響換熱效果,其結(jié)果不僅影響用戶生活熱水的穩(wěn)定供應,還將使熱泵機組因為不能及時地把冷凝器處的熱量換走而影響壓縮機的循環(huán),從而使得主機很易進入保護狀態(tài)。同樣地,《技術(shù)措施》第6.8.4條第4款用于計算熱泵機組前預換熱的換熱面積計算公式亦有誤,它也一樣錯誤地多除了3.6。筆者認為,在《技術(shù)措施》第6.6.5條第1款(盡管不針對板換)中已明確列出通用的水加熱器的計算公式,且與《給排水規(guī)范》中公式及單位相一致,可以用于板換的面積計算。筆者建議廣大設計人員,如果一定要用《技術(shù)措施》第6.8.4條第6款計算板換面積的話,就不要除以3.6,如果不除以3.6,其計算值為(1.11~1.64)F理,與式(4)的計算結(jié)果近似。②板換的過流量與水力損失計算為便于說明問題,以典型的地源熱泵供生活熱水的系統(tǒng)(見圖1)為例說明。筆者認為,板換的過流量計算、水力損失計算是面積計算之后必須進行的另外二個計算。如果說板換面積計算的是換熱設備的換熱能力,那么,板換的過流量計算及水力損失計算的是能提供給板換的供熱量,如不考慮板換處的能量損失,板換的換熱量Q換等于提供給板換的供熱量Q供。即:考慮到板換處的能量損失,Q供應略大于Q換,實際上,在式(3)中已提到了供熱量與板換面積的關系,但是,水專業(yè)設計人員往往把該值當作一個定值,由地源熱泵高溫機提供,它在連續(xù)取熱條件下隨著土壤地溫的下降而有所衰減。從前面的分析可以看出,室外地源側(cè)由循環(huán)水泵提供給地源熱泵高溫機組,經(jīng)過地源熱泵機組的能量提升,在地源熱泵機組冷凝器處向外換熱生產(chǎn)出一次側(cè)熱水(以下簡稱“熱媒”),一次側(cè)熱水再通過循環(huán)水泵由水-水板式熱交換器置換出二次側(cè)生活熱水?？梢?一次側(cè)有二次用到式(7),而二次側(cè)有一次用到式(7),圖1也反映了這一換熱過程。如果K·F·ΔT反映的是換熱能力,則G·C·ΔT反映的則是可提供的換熱量(對熱媒而言)及換熱量變化的結(jié)果(對二次側(cè)生活熱水而言)。也就是說,板換的面積計算公式重點計算的是換熱能力,而熱媒可提供的換熱量G熱媒·C·ΔT熱媒及換熱量變化的結(jié)果G熱水·C·ΔT熱水也是計算的核心。下面分別對這二個熱量計算展開討論。①熱媒可提供的換熱量Q熱媒對于地源熱泵高溫機組,在設計流經(jīng)冷凝器的循環(huán)水量及溫差時一般按產(chǎn)品要求的流量及溫差。實際上,在產(chǎn)品的設計流量下,隨著二次側(cè)貯熱水罐中的水溫的升高至接近設計水溫55℃,熱媒熱水流經(jīng)冷凝器及板換時溫差是逐步減小的,只有在初始水溫的加熱條件下該溫差才是產(chǎn)品標注的5℃,為方便計算,筆者認為,在設計時一般選用高溫機熱回收冷凝器產(chǎn)品標注的流量及5℃溫差進行設計計算。如,產(chǎn)品一,某品牌地源熱泵高溫機組在全熱回收狀態(tài)下制備生活熱水時的名義工況為:一次側(cè)進出熱回收冷凝器的熱水進出口溫度分別為50℃/55℃,在全熱回收量1280kW情況下,其水流量為220.2m3/h,水阻力為67.4kPa;地源側(cè)進出口溫度分別為15℃/6℃;產(chǎn)品二,另一品牌地源熱泵高溫機組在全熱回收狀態(tài)下制備生活熱水時的名義工況為:一次側(cè)進出熱回收冷凝器的熱水進出口溫度分別為60℃/65℃,在全熱回收量1205kW情況下,其水流量為207m3/h,水阻力為120kPa;地源側(cè)進出口溫度分別為15℃/6℃。在計算溫差為5℃的情況下,換熱量是一次側(cè)的流量的一次線性關系,一般設計人員直接按產(chǎn)品樣本規(guī)定的流量進行一次側(cè)循環(huán)水泵的流量選型,但運行時是否就是該流量?為便于調(diào)試、運行管理及查找問題,筆者設計中在一次側(cè)循環(huán)水泵至冷凝器處增設了遠傳電子流量計,以便記錄及實地查看運行時的流量情況,同樣,在二次側(cè)也設置了類似的流量計,分別見圖1中的設備2及設備5。這里順便提一句,圖1中各換熱設備前后均裝有的溫度計、壓力表不是重復裝,是機房內(nèi)現(xiàn)場管線關系復雜,就地設表易現(xiàn)場查找分析問題,并方便將來管理。為了弄清水泵運行時的流量與設計人員設計時選定的流量之間的變化關系,筆者先按前述產(chǎn)品一的要求預選循環(huán)水泵:流量為220.2m3/h,冷凝器處水流阻力為67.4kPa,根據(jù)項目特點按常規(guī)預設一次側(cè)過板換處水流阻力為40kPa(一般為30~50kPa)、管路沿程損失10kPa、閥門及止回閥處局部阻力30kPa、水泵自身阻力10kPa、彎頭處局部水頭損失5kPa,上述水頭損失合計為162.4kPa,乘以1.1的系數(shù)選泵,則預選泵為流量220.2m3/h、揚程18m(180kPa)。按該條件選某品牌泵200-250型,Q=230m3/h,H=18.7m,η=78%,其產(chǎn)品樣本上的性能曲線見圖2?？梢?當水泵的揚程由設計工況點18.7m增加至22.2m時,水泵的流量由230m3/h降為75m3/h,僅為設計工況點流量值的1/3,從式(8)可知,一次側(cè)熱媒可提供的熱量隨流量的下降而下降,約為設計值的1/3,下降非常明顯。反之,當系統(tǒng)阻力值減小時,在性能曲線上流量會向增加方向移動。那么,哪些因素將導致一次側(cè)系統(tǒng)的阻力變化,從而導致水泵的揚程發(fā)生相應的變化呢?從圖1可見,主要是下面4類:a.冷凝器處水頭損失h1;b.一次側(cè)板換處水頭損失h2;c.管路沿程水頭損失h3;d.閥門、止回閥、水泵、彎頭等處局部水頭損失h4。在工程設計中,設計人員按高溫機全熱回收冷凝器處的流量設計,其水頭損失h1一般可以在產(chǎn)品樣本中查出;在該流量下進行選泵,其管路設計流速一般不超過1.2m/s,在該狀態(tài)下,管道的沿程水頭損失h3及管路彎頭等處局部水頭損失h4可以方便、準確算出;就剩下一次側(cè)板換處水頭損失h2設計人員只能按常規(guī)估算,一般為30~50kPa;但問題往往就出在板換的局部水頭損失估算處。我們知道,板換的局部水頭損失h2的計算滿足下式:由式(9)可以看出,阻力值與流速平方成正比。對于某品牌板換,其推薦流速的上限值為0.8m/s時板換的局部水頭損失h2設計值為3m(一般將該條件下值作為基本值),則可近似計算出流速v增大情況下的板換局部水頭損失h2的變化(見表4)。由表4可見,板換流速增大至2m/s時,板換處的局部水頭損失h2高達18.8m,如果再考慮冷凝器處水頭損失h1(約3~5m)、管路沿程水頭損失h3(約1~2m)和管路彎頭、止回閥、異徑管、閘閥等處局部水頭損失h4(約3~4m),則有可能使一次側(cè)閉式環(huán)路總的損失超過25m,則在圖2中根本找不到水泵的工作點,此時只能換泵,這是在調(diào)試能發(fā)現(xiàn)問題的狀態(tài)下還是可以解決的,但如果設計人員根本沒在圖1環(huán)路中的板換進出口處分別裝設壓力表,也沒有裝設流量表,則設計、安裝、管理人員根本不知道水泵偏離了工作點,流量大幅下降,從而導致?lián)Q熱量下降,則有可能嚴重影響用戶的熱水使用。筆者建議,在經(jīng)過計算后,一次側(cè)循環(huán)水泵的揚程應控制在20m以內(nèi)。大家知道,板換中的流速是一個變數(shù),與流道數(shù)有關,且沿水平方向亦在變化,怎樣去衡量其流速值呢,筆者在工程調(diào)試中總結(jié)認為:以板換產(chǎn)品提供的進出口處管徑核算出流速,參照表4中的“流速-水頭損失表”或根據(jù)式(9)推算出板換處的局部水頭損失,其結(jié)果與工程調(diào)試結(jié)果基本接近。當然,不同的產(chǎn)品在0.8m/s時的基本水頭損失有微小變化,計算中h2可以近似取為3m。對于板換接口流速小于0.8m/s的情況,工程中h2亦取為3m。另外,表4中之所以只列出上限流速2m/s,因為,在大于2m/s條件下工程中一次側(cè)的水泵揚程如果超過25m,則地源熱泵生活熱水的系統(tǒng)設計有問題,不僅循環(huán)泵浪費電力能源,而且地源熱泵的節(jié)能性也要打折扣。所以,工程中板換接口處的流速上限建議最多為1.5m/s。筆者建議,工程中一次側(cè)循環(huán)管路計算總水頭損失最好不要超過20m。在這里,筆者提醒設計人員,關于板換處的阻力不要完全依賴于廠家的模擬計算結(jié)果,幾年前筆者曾碰到一個項目,設計板換進出口接管管徑為DN200(設計流量為178m3/h),后安裝單位采購時經(jīng)廠家核算,廠家按設計流量、設計換熱面積用專業(yè)軟件計算后用DN100接口的板換且局部水頭損失僅為7.8m,筆者曾對此表示懷疑,但對于國外軟件的計算模擬原理及軟件模擬過程不了解且不同的板換局部阻力系數(shù)不相同,不能貿(mào)然否定其計算結(jié)果,為保險起見,把循環(huán)水泵的揚程加了10m,且換成性能曲線較陡的水泵。但安裝完成后運行調(diào)試時,該板換的進出口顯示的局部阻力達17m,是廠家模擬計算結(jié)果的兩倍多,這一實測結(jié)果與表4中的計算結(jié)果較符?？梢?一次側(cè)可以提供的換熱量決定于通過高溫機冷凝器及板板的循環(huán)水量,而該水量又決定于循環(huán)水泵的性能及管路的水力計算。②二次側(cè)換熱量變化的結(jié)果Q熱水計算前面講述了熱媒可提供的換熱量G熱媒·C·ΔT熱媒,但如果一次側(cè)熱媒提供的熱量足夠了,但沒有足夠的二次側(cè)熱水帶走熱量,則同樣影響一次側(cè)的熱量提供,也會影響用戶的供熱量,所以二次側(cè)的獲得熱量變化結(jié)果計算也應引起設計人員的重視。二次側(cè)流量及水頭損失計算要求基本同一次側(cè),水頭損失對流量及熱量的影響前面已深入分析,這里就不展開了。根據(jù)筆者的工程經(jīng)驗,二次側(cè)的循環(huán)水泵流量一般接近一次側(cè)循環(huán)泵流量;其揚程應經(jīng)計算確定,如果貯熱水罐接口流速為1m/s、高溫機冷凝器處阻力為70kPa,二次側(cè)循環(huán)泵揚程一般比一次側(cè)循環(huán)泵揚程少7m左右(具體以高溫機組標定的流量狀態(tài)下的冷凝器處阻力為準)。所以,板換的計算在給定溫差條件下應由換熱面積、過流量、局部阻力計算三大部分組成,缺一不可。在設計文件中,設計人員由于選定了循環(huán)水泵,應規(guī)定板換的傳熱系數(shù)、換熱面積、流量、局部阻力,否則就是一個不完整的設計。另外,設計選泵時最好選用性能曲線向上凹的水泵,因為這類水泵的流量隨揚程的變化相對沒那么敏感,揚程增大后流量下降沒那么多。2.3家庭熱水儲熱設備的設計2.3.1帶滯水區(qū)的容積式水加熱器再一次考慮《給排水規(guī)范》第5.4.3條“醫(yī)院建筑不得采用有滯水區(qū)的容積式水加熱器?！卑雌錀l文解釋:“醫(yī)院建筑不得采用有滯水區(qū)的容積式水加熱器,因為醫(yī)院是各種致病細菌滋生繁殖最適宜的地方,帶有滯水區(qū)的容積式水加熱器,其滯水區(qū)的水溫一般在20~30℃之間,是細菌繁殖生長最適宜的環(huán)境,國外早已有從這種帶滯水區(qū)的容積式水加熱器中發(fā)現(xiàn)過軍團菌等致人體生命危險病菌的報導?！币蚨?對醫(yī)院生活熱水的貯熱設備設計選型時,應重視避免產(chǎn)生滯水區(qū),一般立式貯熱水罐合理布置水流流向,即可實現(xiàn)這一點,即:貯熱水罐的上部循環(huán)至板換加熱后,再回至貯熱水罐的下部,從而對貯熱水罐進行合理的擾動,另外,至用水點的熱水出水管接口應從罐的上部接出也是保證較高溫度的熱水及時進入管網(wǎng)的基本要求,同時,用戶側(cè)循環(huán)回水及冷水補水應從貯熱水罐的下部進入。2.3.2計算結(jié)果以將發(fā)揮官墻密度作用《給排水規(guī)范》第5.4.2B條第6款規(guī)定,水源熱泵熱水供應系統(tǒng)應設置貯熱水箱(罐),熱水密度按55℃時為0.9857kg/L計算,立式罐,其貯熱水有效容積為:從式(11)可以看出,按照小時耗熱量Qh與小時供熱量Qg的大小關系,計算貯熱設備的有效容積要分二種情況:小時耗熱量Qh大于小時供熱量Qg;小時供熱量Qg大于小時耗熱量Qh。不同高溫機的實時熱水量的計算公式在這種情況下,直接套用式(11)即可計算出貯熱設備的容積,但有二個問題:第一,小時供熱量Qg隨著地下?lián)Q熱條件的改變而改變。在冬季低溫條件下從同一區(qū)域連續(xù)取熱會隨土壤熱環(huán)境的恢復變慢而影響地源側(cè)的取熱,從而影響高溫機的熱水出水溫度及制熱能力。也就是說,在前述條件下,高溫機的小時供熱量Qg會有一個衰減,這個衰減在從運行的一整天直到一整個采暖季都在發(fā)生,在土壤側(cè)地溫恢復不到理想狀態(tài)下,從理論上講,這個衰減在連續(xù)取熱的采暖季末期會更嚴重。第二,設計小時耗熱量狀態(tài)下的持續(xù)時間T無法確定,即使是一個具體的樓宇管理人員,也只能告訴設計人員熱水連續(xù)使用幾個小時,無法告知是否處于設計小時耗熱量狀態(tài)。筆者前幾年曾設計的幾個醫(yī)院工程中,其生活熱水的使用均是定時開啟一段時間后停止供應熱水,按規(guī)范規(guī)定,定時熱水供應系統(tǒng)的貯熱水箱(罐)的有效容積宜為定時供應最大時段的全部熱水量,該熱水量怎樣計算?規(guī)范沒有明確規(guī)定?？梢?對于地源熱泵高溫機供生活熱水的情況而言,當高溫機的小時供熱量Qg小于小時耗熱量Qh時,盡管規(guī)范給出了一個很明確的計算公式,但實際操作中很難使用其計算出一個具體的貯熱水罐容積。所以,筆者建議,地源熱泵高溫機作為生活熱水熱源設計時,應盡量避免出現(xiàn)高溫機的小時供熱量Qg小于小時耗熱量Qh的情況。熱設計貯熱水罐設計整體構(gòu)想在這種情況下,直接套用式(11)即可計算出的貯熱設備容積是一個負數(shù),直接套用該公式明顯不合適。那么,這種情況下是否還需要貯熱設備?如果需要,其貯熱設備容積應該怎樣計算?要回答這個問題,還得從具體的工程實際出發(fā)?！督o排水規(guī)范》第5.4.10條規(guī)定,集中熱水供應系統(tǒng)的貯水器容積應根據(jù)日用熱水小時變化曲線及鍋爐、水加熱器的工作制度和供熱能力以及自動溫度控制裝置等因素按積分曲線計算確定。同時,在該條的第2款規(guī)定,半即熱式、快速式水加熱器,當熱媒按設計秒流量供應且有完善可靠的溫度自動控制裝置時,可不設貯水器;當其不具備上述條件時,應設貯水器,其貯熱量宜根據(jù)熱媒供應情況按導流型容積式水加熱器或半容積式水加熱器確定,查《給排水規(guī)范》表5.4.10,也就是說,以水溫≤95℃的熱水作為熱媒(熱源)時,對于非工業(yè)企業(yè)淋浴室的其他建筑,可設計貯存40min或20min的Qh。從本節(jié)的討論可知,小時供熱量Qg大于小時耗熱量Qh,板換是一種快速式水加熱器,完善可靠的溫度自動控制裝置在地源熱泵生活熱水系統(tǒng)是必須的且可實現(xiàn)的,但還是得考慮項目的具體特點:對于水溫要求較高的醫(yī)院住院部門、星級酒店客房或其有淋浴需要的功能區(qū)域,筆者認為,參照《給排水規(guī)范》第5.4.10條的規(guī)定,可設計貯存20min的Qh。對于某新建醫(yī)院,702床位,職工為1000人,有食堂及職工宿舍,食堂就餐人數(shù)按每床位平均1.5人就三餐、職工就一餐,住宿舍職工及值班住宿職工80人,門診不設計熱水,項目所在地市政水壓為0.35MPa,冷水設計分高、低二個區(qū),低區(qū)一~五層由市政直供,高區(qū)六~十二層由變頻恒壓供水設備加壓供水,冷水計算溫度為5℃,高、低區(qū)分別設置板式換熱器及貯熱水器,熱水分區(qū)同冷水。設計日熱水量Qd為205.52m3/d(60℃),其中,低區(qū)Qd1為86.72m3/d(60℃),高區(qū)Qd2為118.80m3/d(60℃)。設計小時耗熱量Qh為1331kW,其中,低區(qū)Qh1為520kW,高區(qū)Qh2為811kW。則,按20min計算的二個區(qū)的貯熱量分別為624124、972724kJ,對應的60℃貯熱水罐計算容積分別為2.7、4.2m3;對應的55℃貯熱水罐計算容積分別為3.0、4.7m3。考慮到地源熱泵地源側(cè)的取熱衰減,筆者最終設計的55℃貯熱水罐容積分別為6、12m3。3分熱時調(diào)空調(diào)主機及設備地源熱泵作為一種有效的可再生能源,對推動建筑節(jié)能、提高能源的利用效率有積極的意義,在設置地源熱泵中央空調(diào)時利用熱回收制備生活熱水來促進土壤側(cè)的熱平衡、減少土壤側(cè)的熱積累有十分重要的作用。生活熱水作為地源熱泵中央空調(diào)的一個副產(chǎn)品,盡管多數(shù)場合冠以免費生活熱水的概念,但實際上“免費”是次要的,它重點是在地源側(cè)的熱平衡中扮演重要角色,可以這樣說,沒有生活熱水取熱來進行土壤熱平衡的地源熱泵中央空調(diào),很多情況下須通過夏天的冷卻塔向空氣排熱來減少土壤中的熱積累,這甚至是保證夏天該空調(diào)系統(tǒng)正常運行的一個必備措施。地源熱泵制備生活熱水是一個副產(chǎn)品,有兩重含義:第一,它首先是配合地源熱泵中