空氣源熱泵設(shè)計(jì)選型及計(jì)算方法
欄目:工程預(yù)算時(shí)間:2020-09-05
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(yáng)輻射作用,,通過(guò)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(jiǎn)單介紹空調(diào)動(dòng)態(tài)負(fù)荷的計(jì)算顯得比較繁瑣,,即便是采用一些簡(jiǎn)化手段,計(jì)算工作量也是比較大的,。估算最簡(jiǎn)便,,捷徑行路,人之通性,,慢慢的被它取而代之了,。但是估算的根據(jù)并不堅(jiān)定,偏于保守是不可避免的,,總是顧慮怕估算的小了,,這也是可以理解的。估算法也要注意與實(shí)際相符合,要根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)以及不同建筑的各自不同的情況,。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=qL×S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(pán)管)的計(jì)算與選擇(1)根據(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(pán)管高速風(fēng)量,即可確定風(fēng)機(jī)盤(pán)管型號(hào),。(2)根據(jù)冷負(fù)荷:根據(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(pán)管的中速風(fēng)量時(shí)的制冷量即可確定風(fēng)機(jī)盤(pán)管型號(hào)一般采用第二種方法——根據(jù)冷負(fù)荷選擇風(fēng)機(jī)盤(pán)管,,在特殊場(chǎng)合如對(duì)噪音要求較高的場(chǎng)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(pán)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(pán)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(pán)管,。注意:對(duì)于風(fēng)管超過(guò)一定長(zhǎng)度的風(fēng)盤(pán),,應(yīng)采用中、高靜壓的風(fēng)盤(pán),,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)根據(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)加熱由門(mén)窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量3)加熱由門(mén),、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(guò)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 以下工程上可采用面積熱負(fù)荷法進(jìn)行概算,。單位面積熱負(fù)荷法:Qn=K×qn×S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),、冷空氣滲透情況均有差別,如果需要計(jì)算的較為準(zhǔn)確,應(yīng)根據(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(mén)窗)和門(mén)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(qn)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,。普通衛(wèi)生間根據(jù)面積提供500~1000W的定值來(lái)計(jì)算,。別墅地下室一般不配??团P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,,根據(jù)下表進(jìn)行選擇:上表的附加系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)推薦數(shù)值,,在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況做出具體調(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)荷的估算辦法Qn=a×Rn×V×(tn-tw)Qn—— 采暖熱負(fù)荷 Wtn—— 室內(nèi)空氣溫度 ℃tw—— 室外供暖計(jì)算溫度 ℃V —— 建筑的體積 m3Rn—— 體積熱指標(biāo) 根據(jù)建筑的保溫情況宜取0.4-0.7a —— 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(pán)管地暖面盤(pán)管的管間距直接影響到地板的散熱量,,而地板散熱量需滿足室內(nèi)負(fù)荷的要求,。管間距根據(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(jiàn)附錄1)2. 散熱片根據(jù)散熱片進(jìn)出口水溫,,求出散熱片平均水溫,;根據(jù)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度求出散熱溫差;根據(jù)散熱溫差查散熱片選型表,,獲得單片散熱量q,。五、 空氣源熱泵冷暖機(jī)組配置計(jì)算1. 確定建筑的負(fù)荷由設(shè)計(jì)院獲取根據(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,。特殊情況需根據(jù)建筑功能和使用情況確定。大、中型工程應(yīng)選二臺(tái)以上,,但不宜過(guò)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(guò)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)境控制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)的安裝要求相似,。可安裝在屋頂,、陽(yáng)臺(tái),、地面上。出風(fēng)口應(yīng)避開(kāi)迎風(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)組的安裝位置必須在通風(fēng)良好的地方,否則容易發(fā)生氣流短路,,造成機(jī)組散熱能力差,。2. 機(jī)組安裝環(huán)境控制1) 盡量不在陽(yáng)光直射的地方。2) 不在臥室的窗臺(tái)或臥室的附近,。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(méi)有油煙或其它腐蝕氣體的地方。6) 不影響其它因素或環(huán)境的地方,。七,、 采暖和冷暖系統(tǒng)介紹1. 采暖和冷暖系統(tǒng)分類(lèi)1) 開(kāi)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),?!魞?yōu)點(diǎn):系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性好,各設(shè)備間的水量分配均衡,?!羧秉c(diǎn):由于采用回程管,管道的長(zhǎng)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系統(tǒng)◆優(yōu)點(diǎn):異程式系統(tǒng)簡(jiǎn)單,,耗用管材少,施工難度小,?!羧秉c(diǎn):各并聯(lián)環(huán)路管路長(zhǎng)度不等,阻力不等,,流量分配難以平衡,。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用不同的定水量,,負(fù)荷變化時(shí),改變供,、回水溫度以改變制冷量或制熱量的系統(tǒng),。特點(diǎn):定水量系統(tǒng)簡(jiǎn)單,操作方便,,不需要復(fù)雜的自控設(shè)備和變水量定壓控制,。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(chǎng),、大會(huì)議廳等):保持供水溫度在一定范圍內(nèi),當(dāng)負(fù)荷變化時(shí),,改變供水量的系統(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)減少,,降低水泵和管道系統(tǒng)的初投資,;但是需要采用供、回水壓差進(jìn)行流量控制,,自控系統(tǒng)比較復(fù)雜,。2. 空氣源熱泵采暖和冷暖常用系統(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(méi)有考慮同時(shí)使用率的情況下選定的機(jī)組,,可根據(jù)產(chǎn)品樣本提供的數(shù)值乘以1.1~1.2倍的系數(shù)選用。如果考慮了同時(shí)使用率,,建議用如下公式進(jìn)行計(jì)算,。公式中的Q為沒(méi)有考慮同時(shí)使用率情況下的總負(fù)荷。L = Q×0.86/ △TL —&選自.投標(biāo)書(shū)代寫(xiě)網(wǎng) yipai178.com mdash; 循環(huán)水流量 m3/hQ —— 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 = (1.1~1.2)×系統(tǒng)循環(huán)水量2. 水泵的揚(yáng)程:應(yīng)為它承擔(dān)的供回水管網(wǎng)最不利環(huán)路的總水壓降,。最不利環(huán)路阻力計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式如下:Hmax =Δp1+Δp2+0.05L(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(zhǎng)約5mH2O,;式中K為最不利環(huán)路中局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度總和與直管總長(zhǎng)的比值。當(dāng)最不利環(huán)路較長(zhǎng)時(shí)K取0.2~0.3,;最不利環(huán)路較短時(shí)K取0.4~0.6,。水泵揚(yáng)程(mH2O)= (1.1~1.2)× Hmax3. 其他要求:水泵必須選用熱水泵,其Q~H 特性曲線,,應(yīng)是隨著流量的增大,,揚(yáng)程逐漸下降的曲線。同時(shí)適用于水/乙二醇(最高30%)溶液,。應(yīng)根據(jù)水泵提供商提供的參數(shù)要求,,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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)水溫和鍋爐運(yùn)行時(shí)的最高水溫的水膨脹率之差,見(jiàn)下表),,標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備中e=0.0359(90℃)P1=膨脹罐的預(yù)充壓力(絕對(duì)壓力)P2=系統(tǒng)運(yùn)行的最高壓力(絕對(duì)壓力)V = 膨脹罐的體積選型經(jīng)驗(yàn):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12L 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,。空氣源熱泵機(jī)組化霜時(shí)間為 3-8min,,取化霜時(shí)間 4 min 來(lái)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(guò)3℃,。系統(tǒng)最小水容量M1:= Q * T /(C*3) (kg)Q —— 主機(jī)制熱量 (kw)T —— 化霜時(shí)間 (S)C —— 水的比熱?。矗?(kJ/kg℃)系統(tǒng)水容量M2:= 0.15*L (kg)L —— 系統(tǒng)管路總長(zhǎng) (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)D:管道內(nèi)徑(mm)V:假定的水流速(m/s) (管內(nèi)水流速推薦表如下,,單位m/s)2. 管徑經(jīng)驗(yàn)選定法——系統(tǒng)水流量和單位長(zhǎng)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)出水管接管管徑一致,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:根據(jù)盤(pán)管環(huán)路數(shù)選擇分集水器支路數(shù),,支路數(shù)應(yīng)控制在8路以內(nèi),若超過(guò)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,,具體以實(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) 在水阻力不超限的情況下,,水流速度越大管道內(nèi)越不容易積氣,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(guò)0.8m/s,,過(guò)小的流速會(huì)影響散熱量,,過(guò)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) 一般要求在任何情況下系統(tǒng)水流量不得小于系統(tǒng)額定水流量的 60%,如果實(shí)際中有可能出現(xiàn)流量小于60%的情況,,需加裝壓差旁通閥或其他旁通措施,,否則可能導(dǎo)致機(jī)組保護(hù)。3) 從減少加熱盤(pán)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Φ20 管道,從施工安裝方便的角度考慮,,加熱管道宜選擇外徑Φ16 管道,,根據(jù)工程實(shí)際情況選擇合適的方案,。2. 地暖管長(zhǎng)度加熱盤(pán)管的長(zhǎng)度和環(huán)路簡(jiǎn)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(pán)管長(zhǎng)度建議:每環(huán)路加熱盤(pán)管長(zhǎng)度宜控制在60~80 米,,最長(zhǎng)不應(yīng)超過(guò)100 米,,各環(huán)路長(zhǎng)度宜相等或相近,管長(zhǎng)差值應(yīng)控制在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,耐低溫和高溫,。但是沒(méi)有熱塑性,,不能采用熱熔接,通常采用卡式連接,。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(guó)產(chǎn)的差價(jià)更大,低價(jià)位的產(chǎn)品應(yīng)用存在一定的風(fēng)險(xiǎn),。PE-RT:中密度聚乙烯,,力學(xué)性能好,耐應(yīng)力開(kāi)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)定可靠和柔韌性好等優(yōu)點(diǎn),其綜合的優(yōu)良特性使之在地板輻射采暖領(lǐng)域中具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力,。價(jià)格適中,。PB:聚丁烯 ,管材最柔軟,,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)格最貴和可靠性最高的品種,。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,、根據(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(lái)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/q×β1×β2A: 散熱片片數(shù)Q: 房間熱負(fù)荷q: 單片散熱量β1: 散熱片片數(shù)修正系數(shù)β2: 散熱片連接形式修正系數(shù)十五、 風(fēng)機(jī)盤(pán)管的選擇風(fēng)機(jī)盤(pán)管分類(lèi)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,、普通型按有無(wú)冷凝水泵:普通型、豪華型按機(jī)組靜壓:0Pa,、12Pa,、30Pa、50Pa,、80Pa (機(jī)外靜壓)按照排管數(shù)量 :兩排管,、三排管按制式:兩管制、四管制確定型號(hào)以后,,還需確定風(fēng)機(jī)盤(pán)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(pán)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(pán)管,??紤]所接風(fēng)管的沿程阻力、出風(fēng)口的阻力,、軟接的阻力,, 低靜壓(12pa)直接接風(fēng)口或接不超過(guò)1米的風(fēng)管,中靜壓的風(fēng)盤(pán)(30pa)接不超過(guò)四米的風(fēng)管,,高靜壓(50pa)的風(fēng)盤(pán)接不超過(guò)七米的風(fēng)管,。