空气源热泵系统设计指南

空气源热泵系统设计指南空气源热泵机组介绍我们知道，水蒸发要吸收热量，水蒸气凝结要放出热量，制冷机（或者说热泵）就是利用这种“气化吸热、液化放热”的原理实现的，只是整个过程是由制冷剂在封闭系统中完成而已。由于低压蒸汽是由压缩机升压，所以，也称为“蒸汽压缩式制冷(制热）系统”。空气源热泵就是利用室外空气的能量，通过机械做功，使得能量从低位热源向高位热源转移的制冷（制热）装置。它以冷凝器放出的热量来供热，以蒸发器吸收热量来制冷。就热力循环的过程而言，制冷机和热泵都是基于逆卡诺循环而实现其功能的，由于这种装置在运行过程中，总是一侧吸热，另一侧排热，所以，一台装置伴生并兼具制冷和制热两种功能。空气源热泵的技术措施1、具有先进可靠的融霜控制，融霜时间总和不应超过运行周期时间的20%。2、冬季设计工况时机组性能系数（COP），冷热风机组不小于1.8，冷热水机组不应小于2.0。3、寒冷地区采用空气源热泵机组应注意以下事项：1）室外计算干球温度低于-10℃的地区，应采用低温空气源热泵机组；2）室外温度低于空气源热泵平衡点温度（即空气源热泵供热量等于建筑物耗热量）时，应设置辅助热源。4、机组进风口的气流速度宜控制在1.5-2.0m/s，排气口的排气速度不宜小于7m/s。5、热泵机组的基础高度一般应大于300mm，布置在可能有积雪的地方时，基础高度需加高。重点公式和基本数据一、基本耗热量公式：Q=K×F×ΔT其中：Q——围护结构基本耗热量，W；K——围护结构传热系数，W/(㎡.℃)；F——围护结构传热面积，㎡；ΔT——室内外计算温差，℃；用于计算门、窗、墙、地面、屋面各部分围护结构的基本耗热量常用围护结构传热系数K（W/(㎡.℃))名称K名称K外砖墙（内抹灰）一砖2.08实体木外门二层2.33外砖墙（内抹灰）一砖半1.56带玻璃阳台门一层5.82外砖墙（内抹灰）二砖1.27带玻璃阳台门二层2.67内砖墙半砖2.30外窗及天窗一层木框5.82内砖墙一砖1.72外窗及天窗二层木框2.67实体木外门一层4.56外窗及天窗二层金属框3.26重点公式和基本数据（续）二、流量计算公式：GL=0.86X∑Q/(tg-th)其中：GL——流量，Kg/h；∑Q——热负荷，W；tg——供水温度，℃；th——回水温度，℃；三、不同供暖末端形式的供水温度及温差末端形式供水温度（℃）供回水温差（℃）特点地暖35-455-10美观舒适散热器7525简单实用风机盘管6010升温迅速空气源热泵出水温度一般可达到45℃，温差5℃，所以，最适合空气源热泵的供暖末端形式是地暖。低温热水地面辐射供暖设计要点1、低温热水地面辐射供暖系统的供、回水温度应由计算确定，供水温度不应大于60℃。民用建筑供水温度宜采用35～50℃，供回水温差不宜大于10℃。2、地表面平均温度（℃）区域特征适宜范围最高限值人员经常停留区24-2628人员短期停留区28-3032无人停留区35-40423、聚苯乙烯泡沫塑料板绝热层厚度（mm）楼板特征绝热层厚度楼层之间楼板上的绝热层20与土壤或不采暖房间相邻的地板上的绝热层30与室外空气相邻的地板上的绝热层40低温热水地面辐射供暖设计要点（续）4、地面辐射供暖系统热负荷，应按现行国家标准《采暖通风及空气调节设计规范》GB50019的有关规定进行计算。5、计算全面地面辐射供暖系统的热负荷时，室内计算温度的取值应比对流采暖系统的室内计算温度低2℃，或取对流采暖系统计算总热负荷的90%～99%。6、局部地面辐射供暖系统热负荷，可按整个房间全面辐射供暖所算得的热负荷乘以该区域面积与所在房间面积的比值和下表中所规定附加系数确定。7、进深大于6m的房间，宜以距外墙6m为界分区，分别计算热负荷和进行管线布置。8、敷设加热管的建筑地面，不应计算地面的传热损失。9、地面辐射供暖系统热负荷计算，可不考虑高度附加。10、分户热计量的地面辐射供暖系统的热负荷计算，应考虑间歇供暖和户间传热等因素。供暖面积与房间总面积比值0.550.400.25附加系数1.301.351.50查表法确定地暖管间距PE-X管单位地面面积的散热量Qr和向下传热损失Qs（W/㎡）管外径为20mm、填充层厚度为50mm、聚苯乙烯泡沫塑料绝热层厚度20mm、供回水温差10℃（水泥或陶瓷地面，热阻R=0.02(㎡.k/w)）平均水温室内温度加热管间距（mm）300250200150100℃℃QrQsQrQsQrQsQrQsQrQs351684.723.892.524.0100.524.6108.924.8116.624.81876.421.783.322.090.422.697.922.7104.722.72068.019.974.020.280.420.587.120.593.120.54016108.029.7118.129.8128.730.5139.630.8149.730.81899.527.4108.727.9118.428.5128.428.7137.628.72091.025.499.425.7108.126.5117.326.7125.626.74516131.835.5144.435.5157.536.5171.236.8183.936.818123.333.2134.833.9147.034.5159.834.8171.634.820144.531.7125.332.0136.632.4148.532.7159.332.7查表法确定地暖管间距（续）PE-X管单位地面面积的散热量Qr和向下传热损失Qs（W/㎡）管外径为20mm、填充层厚度为50mm、聚苯乙烯泡沫塑料绝热层厚度20mm、供回水温差10℃（木地板地面，热阻R=0.1(㎡.k/w)）平均水温室内温度加热管间距（mm）300250200150100℃℃QrQsQrQsQrQsQrQsQrQs351664.224.466.024.669.625.073.125.576.226.11856.322.359.622.562.822.965.923.368.723.92050.320.153.120.556.020.758.821.161.321.6401679.130.283.730.788.431.292.831.996.932.51872.928.377.228.681.529.085.529.689.330.32066.826.370.726.574.626.978.327.481.728.1451696.036.4101.836.9107.537.5112.938.2117.939.11889.834.195.134.8100.535.3105.636.0110.236.82083.632.288.632.793.533.198.233.8102.634.5采暖方案设计估算指标建筑物类型采暖热指标推荐值（W/㎡）未采取节能措施采取节能措施住宅58-6440-45综合居住区60-6845-55学校、办公60-8050-70医院、托幼65-8055-70旅馆60-7050-60商店65-8055-70食堂、餐厅115-140100-130影剧院、展览馆95-11580-105大礼堂、体育馆115-165100-1501、在方案设计阶段，缺乏基础数据的情况下，采暖负荷可以按照热指标进行估算，有条件时，应进行逐个房间、逐项的负荷计算。2、热指标用于单个房间，误差可能很大。3、该表格按连续供暖考虑，间歇供暖热指标=连续热指标×24/每日供暖小时数。空气源热泵机组的容量修正1、空气源热泵机组的容量，应根据空调系统的冷、热负荷综合考虑后决定，一般取决于冷、热负荷中的较大者。2、机组的制热量，除了与环境温度有密切关系外，还与除霜情况有关。确定机组冬季实际制热量Q(KW)时，应根据室外空调计算温度和融霜频率按下式进行修正：Q=q×K1×K2其中：Q——机组实际工况下的制热量（kW）；q——产品标准工况下的制热量（标准工况：室外干球温度7℃，湿球温度6℃）（kW）；K1——使用地区室外空调计算干球温度修正系数，按产品样本选取；K2——机组融霜修正系数，应根据厂家提供的数据修正；当无数据时，可按每小时融霜一次取0.9，两次取0.8。匹数与国际单位的换算空调匹数（HorsePower-HP马力)原指输入功率，即1匹（马力）=735W（瓦），包括压缩机、风扇、电机以及电控部分。因不同品牌其具体的系统及电控设计的差异，其输出制冷量也各不相同，故其制冷量以输出功率计算。一般来讲，1匹的制冷量大致为2000大卡，以国际单位换算应乘以1.163，故1匹制冷量大约为2000×1.163=2326W。这里的W（瓦）即表示制冷量，是国家标准单位。选择空气源热泵需要的是实际温度下的供热或制冷能力，根据供热量或制冷量来选择机组，“匹”是一种功率单位，用起来是不科学的，现在制冷量和制热量应该以W或者KW作为计量单位。但现在很多人都还在用匹作为单位，这里就介绍一下其换算关系。匹数=Q/（能效比×735）如，计算得到所需制热量为20KW，能效系数假设为3（与室外温度有关），则20000/（3×735）=9匹户式空气源热泵缓冲水箱为避免压缩机频繁启动、增加系统的热稳定性，应校核系统水容量是否能满足系统热稳定性的要求。即当系统中（水）所存储的能量不足以维持短暂停机（比如化霜）时水温波动要求（夏季不大于5℃，冬季不大于3℃），应设置缓冲水箱。1、系统水容量计算M1=Mg+MsMg——管道水容积，kg；Ms——设备水容积之和，kg；2、系统热稳定性要求1）夏季运行时，主机停机10min，供水温度允许升高不大于5℃；2）冬季运行时，主机除霜时间为3min时，供水温度允许降低不大于3℃；3、系统要求的最小水容积M2=(Q×t0）/（c×Δt）Q——末端设备的供冷或供热量，kw；C——水的定压比热容，4.2kj/（kg.K）；Δt——水温的波动要求值（夏季5℃，冬季3℃）冬、夏季水容积计算结果中，数值较大者为空调系统对水容积的要求值，如M1＜M2,应放大管径重新计算直至满足要求，或设置缓冲水箱。设置缓冲水箱的优点一、如果不设置缓冲水箱，将导致主机频繁启停。特别是当末端系统为暖气片或风机盘管时，环路中的循环水量有限，就会引起主机在很短的时间内达到设计温度，主机就会停止工作，然后又会在很短暂的时间内，水温达到主机启动的条件，这样频繁启停会大大减少主机的使用寿命和浪费电能。加上缓冲水箱就相当于系统能量增加了，系统的温度变化平稳了，主机启动次数也自然减少了，使用寿命也就大大延长了。二、设置缓冲水箱可以高效除霜，除霜时间缩短。机组在除霜反向制冷时需要消耗管道内的热量，如果水系统的水量少，除霜时间就会加长，而且会造成管道内水温较低，除霜效果不好。如果加装了缓冲水箱，那么在除霜的过程中，因为水箱内有一定的温度，可以在短时间内完成化霜，并且消耗热量也比较小，避免了因为主机除霜而造成的室内温度波动变化。三、缓冲水箱的第三个好处是能够保证系统的水流畅通，能够完成自动排气，避免机组循环不畅报故障停机。四、设置缓冲水箱可以让系统排污更彻底，防止系统阻塞。系统中的杂质会通过循环慢慢沉积到缓冲水箱的底部，经过过滤器的时候，水泵的水质会变好，从而减少过滤器的清洗。低温空气源热泵和风冷热泵的区别（1）区别一、产品依据的标准不同低温热泵的暂行标准为：《GB/T25127.1-2010低环境温度空气源热泵（冷水）机组第1部分：工业或商业用及类似用途的热泵（冷水）机组》、《GB/T25127.2-2010低环境温度空气源热泵（冷水）机组第2部分：户用及类似用途的热泵（冷水）机组》。商用与家用的区别是能量大小，大约50KW为商用。风冷热泵的标准为：《GB/T18430.1-2007蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组第1部分：工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组》、《GB/T18430.2-2008蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组第2部分：户用和类似用途的冷水（热泵）机组》。同样是以制冷量大小区分，制冷量小于50KW为家用，大于50KW为商