銷售熱線:0851-84396576   設為首頁 加入收藏 聯系我們
新聞中心
聯系我們
貴州和旭供暖設備有限公司 
售后電話:0851-84396576
銷售電話:13368500301  
   
Email:[email protected]
地址:貴陽市觀山湖區北京西路587號(小灣河大橋公交車站)
您現在位置:首頁 > 行業新聞

空氣源熱泵作為地暖熱源的應用案例分析

日期:2019-3-25 點擊:246

一、工程概述

本工程地處陜西省西安市某縣,是西安某技術有限公司工業園新型管道技術應用項目辦公樓,總建筑面積約為2974.42m2,建筑高度為20.25m。此建筑需要冬季供暖和夏季供冷、新風通風換氣,設有門廳、餐廳、廚房、辦公室、會議室、資料室、宿舍、套房、過道、衛生間、樓梯間等區域。其中,夏季制冷區域約為1755m2,冬季供暖區域約為2275m2

二、方案描述

本設計方案中采用某廠空氣源熱泵,以實現冬季供熱、夏季制冷的“供熱+供冷”——冷熱聯供功能。

地板供暖:冬季采用地板輻射供暖,在地板下鋪設水管,可使地面溫度均勻,室溫自下而上逐漸遞減,舒適度高,也十分清潔,可以真正做到各個角落都溫暖,室內溫度更均勻,舒適性更高。

其次,足暖頭涼,垂直方向溫差極小。暖從足部升起,不燥不熱,舒適溫暖,符合中醫學“涼頂暖足”的養生之道,舒適健康。

地暖設計概況如下:設地面層為水泥或陶瓷磚,地暖盤管為PE-X管,管徑為Φ20×2.0,管間距為150mm~200mm,填充層厚度為50mm,模塑聚苯乙烯泡沫塑料絕熱層厚度為20mm,供回水溫差為5℃。

新風系統:新風系統是一種持續而且能控制通風路徑的通風換氣方式。通過新風系統中風機和氣流控制的作用,把室內污濁空氣排出,把新鮮空氣24小時不間斷地送入室內,使密閉空間的空氣得到充分更新。

用戶可以由側墻百葉取新風,再由新風空調箱處理后分送到各房間。另外,采用吊裝式新風機組,可以在不破壞建筑立面的同時,保證室內裝飾美觀。

空調系統:門廳、餐廳、辦公室、會議室、宿舍、套房等人流密集且人員常駐場所采用風機盤管加新風系統。考慮到房間的使用率,為防止能源浪費,系統采用風機盤管加獨立新風系統。當某房間沒人時,可單獨關閉該房間的風機盤管系統。

三、系統原理

空氣源熱泵的工作原理是通過消耗少量的電能,把熱量從低溫區域轉移到高溫區域。夏天,空氣源熱泵將室內熱量轉移到室外,可以實現供冷功能;冬天,空氣源熱泵吸收室外大自然的熱量,然后送到室內以實現供熱供暖。

簡而言之,空氣源熱泵就是通過消耗少量的電力來實現熱量搬運,從而達到供冷、供熱的目的。

分戶供暖供冷系統采用的是最新一代的直流變頻空氣源熱泵作為供熱、供冷的冷熱源。而空氣源熱泵采用的是直流變頻壓縮機技術,并且增加了系統的可調控參數,提高了空氣源熱泵部分負荷時的性能,同時用柔性控制代替了傳統空氣源熱泵的頻繁起動、停機控制,減少了系統對電網的沖擊和室內溫度的波動,從而達到了靜音、節能的效果。

直流變頻技術,通過使用高效率換熱器、雙轉子變頻壓縮機和電子膨脹閥精準控制冷媒系統,使得空氣源熱泵適用于低至-25℃的嚴寒氣候。在不同的運轉狀態下空氣源熱泵能力都可自動調節,始終保持在不同環境溫度和不同室內需求下,自動調節最高能效運行,克服了設備頻繁開、停所造成的舒適度下降、壓縮機壽命減少等缺點。

從節能性和舒適性的角度上看,直流變頻空氣源熱泵在適應超低溫環境后的正常運行,最高熱能效比可達4.7,與普通定頻空氣源熱泵有著明顯的優越性。

四、氣象參數

本設計是根據當地氣候、環境和建筑進行計算后,對某一房間或空間內的溫度、濕度、潔凈度和空氣流動速度等進行調節與控制,從而為用戶創造安全、環保、舒適、節能的和諧環境。本設計工程位于陜西西安,其計算參數如下所示:

(一)室外計算參數

通過查詢《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》(GB 50736-2012)可得出西安市室外空氣計算參數值見表1:

(二)室內計算參數

門廳、餐廳、辦公室、會議室、宿舍、套房等作為人員密集區和人員久留區需要實施供熱和供冷。各區域的室內計算參數見表2:

(三)負荷計算

在進行直流變頻空氣源熱泵選型時,要同時考慮供冷量和供熱量。供冷量為空調區域所需的最大冷負荷,供熱量由建筑所需供暖區域的熱負荷構成。

在選擇空氣源熱泵時,要在滿足設計冷負荷和熱負荷的同時增加10%的富裕量。這是由于進行負荷計算時,配管的公共通道部分未考慮進來。實際上,冷/熱量在通過公共配管通道時,總會損失一部分冷/熱量。

冷負荷由人體、燈光、設備、食物等冷負荷和外圍護結構(外墻、外窗和外門)及內圍護結構(內墻、內窗、內門和樓板等)的得熱組成。經負荷計算及規范得知,保溫辦公綜合樓建筑的空調冷負荷指標為162.38W/m2,符合要求。

空調區域的冷負荷匯總見表3:

熱負荷由外圍護、內圍護結構的基本耗熱量及其附加耗熱量和冷空氣滲透耗熱量組成,冬季供暖的室內設計溫度設為20℃,據經驗計算及規范、負荷計算和規范得知,保溫辦公綜合樓建筑的供暖熱負荷指標為79.43W/m2,符合要求。

供暖區域的熱負荷匯總見表4:

五、設備選型

(一)主機選配

經負荷計算可知,該辦公樓夏季制冷的設計冷負荷為214.545kW、新風冷負荷為70.401kW,冬季供暖的熱負荷為180.691kW。根據用戶的需求,本系統制訂冷熱聯供方案,即中央空調供冷/供熱、地板輻射供暖。

考慮到實際情況,可采用以下兩個方案中的一個。

方案1:集中供暖供冷系統,采用多套空氣源熱泵模塊機供應室內冷、熱負荷,多套熱泵模塊機供應新風冷負荷,新風空氣處理機組分層各設置一臺。方案選用5套50kW變頻別墅機供六層風機盤管供冷、地板供暖,2套40kW變頻別墅機供新風機組。

方案2:分戶供暖制冷系統,根據建筑各區域的使用功能區分,分成多個區域分別選配模塊機供暖供冷,多套空氣源熱泵模塊機供應新風冷負荷,新風空氣處理機組分層各設置一臺。因此,方案可以選用1套40kW變頻機+1套50kW變頻別墅機供一層至三層的西邊辦公區(冷負荷為70.027kW),選用1套40kW變頻機供二層至三層的東邊宿舍區(冷負荷為35.361kW),選用1套50kW變頻機供四層區域(冷負荷為39.336kW),選用1套50kW變頻機供五層區域(冷負荷為38.412kW),選用1套40kW變頻別墅機供六層區域(冷負荷為32.37kW),共計3套40kW別墅機和3套50kW機供六層風機盤管供冷、地板供暖,選用2套40kW變頻機供新風機組。

優缺點:選用方案一,設備初投資略低,但是集中式系統控制較為繁雜,且不可避免的會有部分的能源浪費(建筑不同區域的使用時間差異較大),增加部分運行費用;選用方案二,初投資略高,但是分區系統控制較為簡易,同時能節省部分運行費用。

例如,40kW、50kW直流變頻機內機,參數見表5:

例如,10kW、20kW直流變頻水盒子外機,參數見表6:

性能特點如下:

1、先進的直流變頻技術,160V~260V超寬電壓啟動運行,適用范圍更廣。

2、超高能效比符合歐洲A+能效標準,其中-20℃能效比大于2.0,冬季平均能效比3.0以上。

3、-25℃超低溫照常運行。

4、R410A環保冷媒,不含氯元素,不會與臭氧發生反應,即不會破壞臭氧層。

5、主機可放在室外露天運行,減少機房的建設。

6、30Hz低頻啟動恒溫節能,100Hz超高頻率運行制熱快速強勁;普通定頻空氣源熱泵每次啟動壓縮機,需用正常功耗的4~6倍,并且反復啟動的耗電量大,而直流變頻熱泵低速運轉保持恒溫,無需反復啟動,因此起到了節能的效果。

7、雙轉子永磁直流壓縮機,沒有線圈/繞組,直接省卻了三相交流異步電機轉子的電流消耗。

8、永磁無刷直流電機驅動,用數字化的芯片按負載要求來驅動壓縮機變為現實壓縮機,當運轉達到設定溫度后,自動降頻在低頻范圍內也能進行高效運轉,該性能是直流變頻空調節能的次要因素。

9、供冷、供熱快及調溫速度快,當室溫和設定溫度相差較大時,變頻空調一開機,即以最大的功率工作,使室溫迅速上升或下降到設定溫度,制冷效果和制熱效果比常規空調快1~2倍。

變頻空調采用電子膨脹節流技術,微處理器可以根據設置在膨脹閥進出口、壓縮機吸氣管等多處的溫度傳感器所收集的信息來控制閥門的開啟度,以達到快速供冷、供熱的目的。

10、采用模糊變頻除霜技術,通過智能除霜邏輯不斷監控除霜要求,同時還能自動調節除霜間隔。

空氣源熱泵系統特點:

1、提供冷水和熱水,屬于新的供冷供暖方式。

空氣源熱泵技術:一機兩用,冬季可在-25℃的環境中正常供熱,實現冬季供暖,夏季供冷,是理想的供冷方式。而且不需鍋爐,各類建筑均可方便實施供暖,以提高建筑的舒適性。

2、節省建筑空間,節省室內有效面積。

空氣源熱泵不需機房,主機直接放置于屋頂,不必專門建造冷凍機房,可大大節省室內有效面積。

3、系統簡單,節省投資,而且系統維護方便。

空氣源熱泵采用風冷模式,可省去冷卻水系統,即不需要設計安裝冷卻塔、冷卻泵及相關管道,整個中央空調系統設計簡單,施工方便,安裝快捷。機組組合方便,選型靈活,互為備用,運行經濟,可分期投資。

4、運行經濟,費用低。

空氣源熱泵采用熱泵技術,輸入1kW電,可得到3kW~4kW以上的冷和熱。使用電能,運行費用僅相當于溴化鋰直燃機(燃油型)1/2到3/5。

模塊化設計:當空調負荷變化時,電腦控制機組輸出的冷(熱)量始終與空調負荷保持最佳匹配,可最大限度地節省能量,降低運行費用。

5、環保清潔。

空氣源熱泵供暖是用電能驅動,與空氣換熱,效率高,沒有任何污染與排放。

(二)風機盤管選配

由負荷計算表可知,各空調房間的室內冷負荷在增加20%~50%的富裕量后,可根據供冷量進行風機盤管的選型;增加富裕量可使得供冷量的輸出不受風機盤管限制,以滿足室內要求。其中,冷負荷由圍護結構、人員、照明、設備等組成,其供冷量由風機盤管提供。門廳、餐廳、會議室、辦公區人員比較密集,故冷負荷比較大,所需供冷量也比較大。

風機盤管選型大小見表7:

(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。

一般管道內水流速度不得小于0.25m/s,一般流速應在0.25m/s~0.5m/s之間為宜,分集水器內的水流速一般不宜超過0.8m/s,過小的流速會影響散熱量,過大的流速則會增加水泵的負擔,且水流噪聲會較明顯。

(2)一般要求在任何情況下系統水流量不得小于系統額定水流量的60%,如果實際中有可能出現流量小于60%的情況,需要加裝壓差旁通閥或者其他旁通措施,否則可能導致機組保護。

(3)從減少加熱盤管的水側阻力及提高采暖效果的角度考慮,加熱管道宜選擇Φ20×2.0管道;從施工安裝方便的角度考慮,加熱管道宜選擇Φ16×2.0管道,根據工程實際情況選擇合適的方案。

2、地暖管長度

加熱盤管的長度和環路簡易計算(例:供暖房間內面積10m2,分集水器與供暖房間連接距離10m),見表8。

加熱盤管長度建議:每環路加熱盤管長度宜控制在60m~80m之間,最長不應超過100m,各環路長度宜相等或相近,管長差值應控制在15m內。

3、地暖管材質

PE-X:交聯聚乙烯,力學性能好,耐低溫和高溫。但是沒有熱塑性,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中使用量最大的一個品種。而且進口的PE-X和國產的PE-X差價很大,低價位的產品應用存在一定的風險。

PE-RT:中密度聚乙烯,力學性能好,耐應力開裂,低溫沖擊,耐水壓,還有耐熱蠕變的性能。具有可以熱熔連接、原料性能穩定可靠和柔韌性好等優點,其綜合的優良特性使之在地板輻射采暖領域中具有一定的競爭力,而且價格適中。

PB:聚丁烯,管材最柔軟,相同壓力下,管壁設計最薄,是當前幾種用于熱水的塑料管中價格最貴和可靠性最高的品種。

由于供暖系統中滲入氧會加速系統的氧化腐蝕,選擇PB、PE-X、PE-RT塑料管道時宜選擇含有阻氧層的管道。

六、系統確定

本設計采用集中式系統(選用5套50kW變頻機供六層風機盤管制冷、地板供暖,選用2套40kW變頻機供新風機組)或采用分區式系統(3套40kW別墅機和3套50kW別墅機供六層風機盤管供冷、地板供暖;選用2套40kW變頻別墅機供新風機組),以滿足西安六層辦公樓的中央空調供冷/供熱、地板供暖需求。

夏季:采用中央空調風機盤管水系統制冷。當空調水系統長時間使用時,空氣中的水分也不容易丟失,不會感到干燥。而且水系統管路不受長度和高度的限制,由水泵揚程決定。風機盤管可任意選擇安裝方式,針對生活習慣安裝布置,水管長度不受限制使得空調可以安裝在舒適性最佳的位置,因地制宜調節出風和回風方式,氣流組織好,使得房間內溫度較為均勻,可增強房間的舒適性。

冬季:采用地板輻射供暖,即便是寒冬,也享受著自下而上的溫暖,溫度均勻,不再被寒冷所困擾。

空氣源熱泵智能控制:本設計所選設備均采用智能變水溫控制技術,系統可根據環境溫度智能調節供水溫度,多級智能控制,保持室內溫度穩定,避免室溫過冷或過熱,時刻保持室內穩定舒適,并且能根據室內需求智能調節主機運行數量。

七、運行費用預估

變頻水盒子參照電加熱模式,按照綜合能效率3.5計算。設電單價為0.5元/度,夏季按全天8小時運行計算,冬季按全天16小時運行計算。

20kW變頻水盒子夏季高頻耗電量為7kWh,低頻耗電量為2.2kWh。即一天的運行費用為8.8元~28元,預計月運行費用為264元~840元。冬季高頻耗電量為5.62kWh,低頻耗電量為2.1kWh。即一天運行費用為16.8元~44.96元,預計月運行費用為504元~1348.8元。

由此可知,當電單價為0.5元/kWh,夏季按全天8小時運行計算,冬季按全天16小時運行計算時,集中式系統(2套40kW變頻機+5套50kW變頻機)的月平均運行費用預計為:

夏季:綜合運行費用約9100元/月(運行費用范圍約為:4356元/月~13860元/月)。

冬季:綜合運行費用約15300元/月(運行費用范圍約為:8316元/月~22255.2元/月)。

分區式系統(5套40kW變頻機+3套50kW變頻機)的月平均運行費用預計為:

夏季:綜合運行費用約9660元/月(運行費用范圍約為:4620元/月~14700元/月)。

冬季:綜合運行費用約16200元/月(運行費用范圍約為:8820元/月~23604元/月)。

如室內人員數量過多,而且室外又相對而言很熱或很冷時,室內冷負荷可能會越來越大,熱負荷可能會越來越小。另外,主機會在感應到室內溫度達不到設計溫度后,在低頻、中頻、高頻之間進行變頻調節,使得室內溫度達到設計溫度,為用戶提供舒適的環境。由此可知,主機會根據室內情況進行變頻,能有效為用戶節省電費。除此之外,月運行費用與用戶使用時間的長短也有很大的關系,故對此設計的月運行費用難以估計。

CONTACT US
聯系我們
聯系人:曾先生
聯系電話:0851-84396576
銷售熱線:13368500301
QQ:459995525
郵箱:[email protected]
地址:貴陽市觀山湖區北京西路587號(小灣河大橋公交車站)
LINKS
友情鏈接
· 德國TECE管道
 
69期反咬一口一尾中特