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          水源熱泵之系統設計
          2015-06-29 10:27:12|點擊次數:

          水源熱泵一、水源熱泵設備選型

          ⒈一般情況下按空調冷負荷確定機組型號,對于熱負荷高的地區要校核采暖負荷。

          傳統的系統--用較大的熱負荷或冷負荷選擇系統。以出水溫度35℃的制冷量或以出水溫度18℃的

          制熱量作為選擇水源熱泵機組的依據。

          ⒉無鍋爐系統--用冷負荷選擇水源熱泵機組,房間的熱損耗需用足夠能量的電加熱型加熱器加以抵

          消。

          ⒊水系統進水溫度選定原則:一般制冷為15~35℃,制熱為10~32℃,國標規定制造商參數標定按制

          冷進出水溫度30/35℃,熱泵制熱進出水溫度20℃。

          ⒋水量及風量確定原則:一般每KW的水流量為0.19m3/h,風量為140~250m3/h。

          ⒌實際制冷量及制熱量會因室內設計干、濕球溫度的不同而有所變化,應根據室內設計干、濕球溫度進

          行修正。

          二、循環水系統設計

          水環系統通常有冷卻塔、換熱器、蓄熱箱、輔助加熱器、泵及相應管路組成。水環水溫控制范圍一般為15~35℃,在此溫度范圍內,一般不需要開冷卻塔或輔助加熱器。

          三、系統水流量設計

          水源熱泵系統夏季需冷量的計算方法與其它系統相同。根據需冷量和所需的冷卻水溫差,各臺水源熱泵裝置的循環水量即可求出,在考慮到裝置的同時使用系數,即可得到整個系統所要求的夏季總冷卻循環水量。

          一般來說,單一性質的建筑同時使用系數較高,綜合性建筑則低一些。另水源熱泵裝置的數量越多,同時使用系數越小,反之則越大。同時使用系數可按以下原則來確定:

          ⒈循環水量小于36m3/h時,同時使用系數取0.85~0.9

          ⒉循環水量為36~54m3/h時,同時使用系數取0.85~0.85

          ⒊循環水量大于54m3/h時,同時使用系數取0.75~0.8

          以上原則中所提到的循環水量是指各裝置所需水量的累計值,把此值乘以同時使用系數即可得到系統實際所需的總循環水量,并以此作為循環水泵、冷卻塔的選型參數以及循環水總管徑確定的依據。

          四、系統形式

          水源熱泵水路系統通常采用一次泵系統,運行簡單、管理也比較方便??紤]到整個系統的運行可靠,系統中必須設置備用泵。

          水系統的循環泵建議多臺并聯。

          為保證每一臺水源熱泵機組都得到所需水流量,其水系統一般建議采用同程式;每一個分支管路上最好加上平衡閥??紤]到建筑物的特點,為了配管方便,有時也可采取直接回水的異程式方案。

          五、循環水管設計

          ⒈確定循環水管的管徑時,需要保證能輸送設計水流量,使摩擦損失和水流噪音最小,以獲得經濟合理的效果。

          ⒉循環管徑越小,流速越高,相應摩擦損阻力變大,水流噪音也大。

          ⒊當確定管徑時,對于50mm直徑的水管,極限水流速度為1.5~2m/s,在極限水流速以下時,可以減小水泵揚程和水流噪音。

          ⒋水流速度的低限為0.45~0.6m/s時,水流速度過低時,不便于帶走水中的空氣。

          ⒌循環水管可選用焊接鋼管、銅管、PVC塑料管,PVC塑料管具有不受腐蝕,易加工安裝,節省投資,易清洗的優點,但具有熱膨脹系數高及不耐高溫的缺點,需要設置較多的支吊架。

          六、循環泵

          循環水泵的選擇必須注意以下幾點:

          ⒈必須滿足預先確定的流量、揚程和功率要求。

          ⒉要有備用泵,并設自動程序控制,以減小水系統流量降低而產生的問題。

          ⒊設斷路繼電器,以便在水系統產生水流故障時關閉熱泵機組。

          ⒋計算水泵揚程時,必須考慮冷卻塔、鍋爐或加熱器、水過濾器、水源熱泵、管道和零配件(例如閥門)等的摩擦阻力。

          ⒌水泵的功率根據整個系統流量和水泵揚程確定,公式為:

          揚程(m)×流量(L/S)×r(kg/L)

          水泵軸功率(KW)=────────────────r-流量的容量,kg/L

          102×水泵效率

          若循環水中加入防凍劑時,水泵軸功率將會增加。

          七、冷卻塔

          水源熱泵循環水系統一般做成密閉式系統,不直接與大氣接觸。采用封閉式蒸發冷卻塔是一種較好的選擇。

          選擇閉式冷卻塔,必須已知所需冷卻水的水量和水源熱泵冷卻水的進出水溫度,以及冷卻塔安裝地點的空調設計室外濕球溫度。

          選型程序:

          ⒈確定冷卻水溫度;

          ⒉確定進出水溫度差和空氣濕球溫度;

          ⒊求出排熱系數;

          ⒋計算排熱系數;

          ⒌求出修正后負荷;

          ⒍按照流量查找等于或大于排熱能力的機型,確定何種型號閉式冷卻塔。

          另一種冷卻裝置是開放式冷卻塔加熱交換器(通常采用板式換熱器),用熱交換器把冷卻水與循環水分開。為了保證熱交換器能正常工作,一般來說至少應采用兩臺以上并聯運行。

          八、板式熱交換器選用

          板式熱交換器冷卻水、循環水進出口水溫的確定,要根據當地的氣象條件(主要指夏季空調濕球計算溫度)及一次投資和運行費用的比較來定。一般情況下,冷卻水的供水溫度要比當地的夏季空調濕球溫度高4~6℃,冷卻水的溫差為4~6℃,循環水的出水溫度比冷卻水的供水溫度高2℃左右,循環水溫度取5℃左右。

          九、蓄熱裝置

          為了縮小輔助熱源的容量,充分利用夜間廉價的電力,也為克服內、外區的水源熱泵之間熱量轉移的不平衡性,保證水溫的穩定,還可采用蓄熱裝置。蓄熱水箱的容積以每KW總冷負荷10~20升容積來計算。

          一般來說,對于夏季需作蓄冷水箱的,不宜保溫;對于專供冬季使用的低溫蓄熱水箱,其保溫后的傳熱系數應低于0.5W/m2.℃;對于冬季使用的高溫蓄熱水箱,其保溫后的傳熱系數應低于0.2W/m2.℃

          十、輔助熱源的選用

          水源熱泵機組在冬季工作時,全部機組處于制熱工況,對于氣候溫和地區,室內傳遞給循環水的熱量可以保持其水溫不低于15℃,無需熱源投入運行。當水溫低于15℃時,機組的供熱量會下降較快,故對于氣溫較低、采暖時間較長得地區,輔助熱源需投入工作,以維持循環水溫在15℃以上。

          熱源形式可以多種多樣,視具體情況而定。如熱水或蒸汽加熱、電加熱、燃油加熱、燃氣加熱、或者太陽能集熱器、廢熱等。

          輔助加熱量的計算公式如下:

          Gf=Gz-Gr-Gs-Gn

          當運行的機組都處于制熱狀態時,Gr=0,

          則上式,Gf=Gz-Gs-Gn=Go-Go/COP

          其中,Gf-輔助加熱量(KW)

          Gz-總耗熱量(KW)

          Gr-制冷機組總排熱量(KW)

          Go-總熱負荷(KW)

          Gs-室內散熱量(KW)

          Gn-輸入功率(KW)

          十一、新風處理

          按照衛生標準,室內必須保持一定的新風量,一般可采取如下方式:

          ⒈采用水源熱泵新風機組,直接從室外引入新風,減少設備投資費用。

          ⒉回風與新風混合

          室外新風通過風道與每臺熱泵機組的回風混合,水源熱泵機組承擔新風負荷或與熱回收方式相結合,先回收,后混合。

          十二、噪聲控制

          ⒈分體水源熱泵機組本身的降低噪音措施

          A、壓縮機外部增設鋼板為1.5mm并內附漢堡式材料的消音裝置,漢堡式材料為兩邊為LC消音材料、夾層為橡膠復合材料,隔離壓縮機低頻聲音的向外傳遞。

          B、消音裝置外部采用橫梁加固,減少消音裝置振動

          C、機組外殼L型加強筋更改為T型加強筋,減少外殼振動產生的聲音

          D、機組外殼吸音棉改為橡膠復合材料,隔離機組內部低頻聲音的向外傳遞

          E、機組底盤增加加強橫梁,吊裝孔設置在加強橫梁兩邊,減少機組振動的傳遞

          F、低頻噪音降低8dBA,機組整體噪音降至40dBA以下,實際測量值為38.5dBA

          ⒉正確地設計與安裝分體式水源熱泵機組和整體式水源熱泵機組

          吊裝機組、吊架需加減震彈簧,送回風口連接軟性接管,主風管的風速低于5m/s,送回風管最好做90度的彎頭;送風管與送風口的連接最好用軟性連接;安裝時需要加減震裝置。

          文章來自:http://www.ytebara.com.cn/index.php?catid=757/

                        
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