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详细解析水源热泵系统设计

来源:远大空调 作者:V客暖通网

2023-06-02 10:00:10

一、水源热泵系统的主要设备
1. 水源热泵机组
2. 冷(温)水循环泵
3. 潜水泵
4. 旋流除砂器
5. 水处理设备
6. 定压补水设备 
7. 过滤器/除污器

二、水源热泵系统流程图

三、热泵机组的选择
1. 根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷、热负荷计算,统计建筑空调总冷、热负荷。
2. 大部分建筑需要考虑房间的同时使用率,一般建筑的同时使用率为70~80%,特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定。
3. 根据计算出的总冷、热负荷,以其中较大值来确定主机型号,注意机组在偏离额定工况时需进行参数修正。
4. 制冷同时制取卫生时的参数修正。
5. 主机台数可根据建筑业主和建筑所备机房情况进行确定,建议选用2台以上。
四、空调负荷的确定

五、系统水循环泵的选择
1、流量的确定

一般按照水源热泵样本中提供的制热/制冷时的水流量来选取,可以按照如下公式进行计算选取,公式中的Q为热泵机组制热/制冷量中的较大值。

2、扬程确定
循环水泵扬程的组成:
1. 热泵机组换热器水阻力:一般为6~7.5mH2O;(具体值可参看产品样本)
2. 末端设备(空气处理机组、风机盘管等)表冷器或蒸发器水阻力:一般为6~7mH2O;(据体值可参看产品样本)  
3. 回水过滤器阻力,一般为3~5mH2O;
4. 分水器、集水器水阻力:一般一个为3mH2O;
5. 系统水管路沿程阻力和局部阻力损失:一般为7~10mH2O;综上所述,冷冻水泵扬程为26~35mH2O,一般为32~36mH2O。
注意:扬程的计算要根据系统的具体情况而定,在水泵样本中选取水泵时,以上中下三列中的中间栏数据为准。
3、水泵并联运行情况

六、潜水泵的选择
1、流量的确定

一般按照水源热泵样本中提供的制热/制冷时的井水流量来选取,还可以按照如下公式进行计算选取,公式中的Q为热泵机组制热/制冷量,N为机组输入功率;

2、扬程的确定
1. 潜水泵的扬程依据水井动水位的位置来确定,一般潜水泵放置在动水位以下1m左右的位置;
2. 潜水泵所需克服的阻力包含动水位至井口的高差h1,旋流除砂器阻力,Y性过滤器阻力、机组阻力、以及井水管道阻力,此部分阻力一般取经验值7~10mH2O;
3. 潜水泵扬程= h1+ 7~10mH2O。
七、补水定压装置的选择
1、补水定压装置的方式
        1. 高位膨胀水箱补水定压;
        2. 变频补水定压;
        3. 落地式膨胀水箱(膨胀罐)补水定压。
2、系统补水量的确定
系统补水量一般为系统中总水容量的2%~3%确定,系统中水容量按照建筑面积每平方米1.3L计算。
3、补水泵扬程的确定
根据建筑高度来确定补水泵的扬程,并且留有3-5mH2O余量;即补水泵的扬程=机房到系统最高点高差H+3-5mH2O。
八、水处理设备的选择
1、水处理设备总类
电子水处理仪;(5000㎡以下建筑及卫生热水系统采用电子水处理仪)
软化水处理仪(钠离子交换器)(10000㎡以上建筑采用软化水处理)
2、电子水处理仪的选取
根据系统水水流量或者系统水管径选取。
3、软化水处理仪的选取
根据系统水补水量选取,系统补水量一般为系统中总水容量的2%~3%确定,系统中水容量按照建筑面积每平方米1.3L计算;一般10000㎡建筑选取1m3/h处理量处理仪。
4、软化水箱大小的确定
根据软化水小时处理水量来确定水箱的大小。
九、过滤装置的选择
1、旋流除砂器的选择
原则上一台热泵机组对应一台旋流除砂器,在系统较大时,不受此原则限制;
以热泵机组井水需求量的大小确定旋流除砂器的型号及台数。
2、快速除污器的选择根据系统水总管路管径大小确定快速除污器型号,一个系统仅用一台快速除污器,在地下水含沙量较高的情况下,建议井水系统也装设快速除污器。
十、集分水器尺寸确定
1、管径的确定
按并连接管的总流量通过集管断面流速V=1.0-1.5m/s确定,最大不宜超过4m/s。分支管管内流速一般为V=2.0m/s。
【例】集管上拟连接4根DN80管道,这些管内的流速均等于2m/s,试确定集管的直径。
【解】DN80钢管内径81mm,其断面积F=1/4πd2n=1/4×3.1416×812=5153mm2
连接管断面积和:∑F=5153×4=20612mm2
取:V=1.2.0m/s
则:集管应有断面积为:F’=20612×2.0/1.2=34353mm2
相应直径:D==209mm,选择φ=219×6mm

2、长度确定

十一、运行费用计算
1、计算公式
运行费用=额定功率×开机台数×每天运行时间×实际运行天数×日运行系统×年运行系数×电价
2、计算条件
        1. 运行时间:冬季     天,日平均运行     小时。
        2. 日运行系数:0.75(查《实用供热空调设计手册》在一日中由于室外温度及气候条件的不同,末端系统负荷随之调节变化)。
        3. 年运行系数:0.8(查《实用供热空调设计手册》在一年中由于室外温度及气候条件的阶段性变化,末端系统负荷随之调节变化)。
        4. 电价:     元/KW·h。
十二、基础知识
1、标准煤

我国把每千克含热量为7000大卡(29306焦耳)的定为标准煤,也称标煤。国家发改委提供的数据:火电厂平均每千瓦时供电煤耗由2000年的392g标准煤降到360g标准煤,2020年达到320g标准煤。即一吨标准煤可以发三千千瓦时(3000度)的电。

4、标煤量折算
燃煤系统标煤折算量
标煤量=总制热量÷标煤发热量÷锅炉效率=总制热量÷8.14÷70%÷1000式中8.14KW为标煤发热量7000大卡/千克折算值
热泵系统标煤折算量
标煤量=热泵耗电量÷单位电量标煤耗量=热泵耗电量÷360÷1000式中360g为发一度电标煤耗量以上计算二者之差即为标煤节约量
十三、基础知识-单位换算
1、压力单位换算
        ● 1公斤出水压力:是1平方厘米承受1公斤水重量的压力(也称千克力),即1公斤压力=1×10/0.0001=100000Pa=0.1MPa =1Bar
        ● 1MPa =10公斤压力
        ● 1公斤压力=10mH2O
        ● 1H2O=10Kpa
2、热量单位换算
        ● 千焦和千瓦时之间的换算系数为3600,即1000KJ=0.277KW·h
        ● 千焦和大卡(千卡)之间的换算系数为4.20,即1000KJ=238.10KCal
        ● 千卡和千瓦时之间的换算系数为860,即1000KCal=1.163KW·h



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