易粉学堂丨全面介绍水源热泵系统设计,一看就懂.

发布时间:2018-10-23 00:16            

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

建筑类型

冷负荷指标(W/m2)

热负荷指标(W/m2)

住宅

85-100

45-70

办公楼

85-100

60-80

医院、幼儿园

80-90

65-80

旅馆

80-90

60-70

商店

105-150

65-75

会堂、餐厅

180-225

115-140

体育馆

100-135

115-160

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

水泵台数

流量

流量的增加值

与单台泵运行比较流量的减少

1

100

/

2

190

90

5%

3

251

61

16%

4

284

33

29%

5

300

16

40%

由上表可见:水泵并联运行时,流量有所衰减;当并联台数超过3台时,衰减尤为厉害。建议:1. 选用多台水泵时,要考虑流量的衰减,留有余量。2. 空调系统中水泵并联不宜超过3台,即进行水源热泵主机选择时也不宜超过三台。

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。

2、工业锅炉燃烧1吨标准煤污染物排放量

CO2

SO2

NXO

2620Kg

18.5Kg

7.4

3、各种能源折合成标准煤系数

能源名称

平均低位发热量

折标准煤系数

原煤

20908千焦(5000千卡)/千克

0.7143千克标准煤/千克

原油

41816千焦(10000千卡)/千克

1.4286千克标准煤/千克

汽油

43070千焦(10300千卡)/千克

1.4714千克标准煤/千克

柴油

42552千焦(10200千卡)/千克

1.4571千克标准煤/千克

液化石油气

50179千焦(12000千卡)/千克

1.7143千克标准煤/千克

油田天然气

38931千焦(9310千卡)/立方米

1.3300千克标准煤/立方米

气田天然气

35544千焦(8500千卡)/立方米

1.2143千克标准煤/立方米

焦炉煤气

16726~17081千焦(4000~4300千卡)立方米

0.5714~0.6143千克标准煤/立方米

电力(当量)

3596千焦(860千卡)/千瓦小时

0.1229千克标准煤/千瓦小时

4、标煤量折算

1. 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

2. 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

  • 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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