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太阳能热水工程——空气源热泵设计选型

目前很多工厂、学校、酒店安装太阳能热水工程时,辅助加热大部分都会选择空气源热泵,因空气能热泵加热水的方式,是使用少量的电能来抽取空气中的温度进去压缩的温度对水进行加热,这样的方式安全又节能!那么关于太阳能热水工程的辅助加热空气源热泵设计选

目前很多工厂、学校、酒店安装太阳能热水工程时,辅助加热大部分都会选择空气源热泵,因空气能热泵加热水的方式,是使用少量的电能来抽取空气中的温度进去压缩的温度对水进行加热,这样的方式安全又节能!那么关于太阳能热水工程的辅助加热空气源热泵设计选型是怎样的呢,今天就和上海湘宸太阳能的小编一起来了解吧!

一、机组选型计算

(一)、热泵热水机组选型时需确定下列设计条件:
●系统热负荷(kW)
●自来水补水温度(℃)
●热水设计温度(℃)
●环境温度(℃)(冬季室外极限温度,和冬季室外计算温度)
●水系统热损失
(二)、选型步骤:
1、查询当地气象,水文参数,确定自来水补水温度,环境温度;
2、计算系统热负荷;
热负荷计算公式:
Q=V*c(tr-tl)k/860(k.cal/kW.h)
公式中:Q——系统热负荷(kW.h)
V——设计热水量(L)
c——水的比热,取1k.cal/(L•℃)
tr——设计热水温度(℃)
tl——自来水补水温度(℃)
k——考虑水系统热损失的安全系数,取1.05~1.20
3、确定机组工作时间,名义工况下确定机组的型号和数量;
机组的数量确定:N=Q/T.W
式中:N——机组数量(台)
Q——系统热负荷(kW.h)
T——名义工况下设计运行时间(一般取10~16小时)
W——名义工况下机组制热量(kW)
4、按冬季温度条件校核机组制热量。
按项目当地冬季计算温度,查询热泵热水机组的性能曲线,确定机组冬季计算温度时的制热量,按热泵热水机组最长工作时间来核对机组日制热总量,如满足不了制热要求,重新调整机组型号和数量,或者加辅助电加热和其它补热方式。
(三)、其它设备选型:
循环水泵:依据机组水流量,机组内部水阻力损失和系统水阻力确定。
水箱有效容积:依据日用水总量,和用水规律、机组制热量来确定。
1、实例计算
下面通过实例来说明热泵热水机组的选型计算过程。
典型实例:宾馆客房热水系统工程,地点:上海;日用水量:36m3;水温:55℃。
计算过程:
第一步,查询气象参数。
上海地区的气象参数:年平均气温16℃,冬季室外计算干球温度-4℃,相对湿度75%,冬季平均气温5℃左右,最低气温-5℃,自来水温度是15℃;夏季室外计算干球温度34℃,湿球28.2℃,自来水温度是20℃。气候条件比较适合空气源热泵热水机组的使用。
第二步,确定总用水量,并根据总热水量确定总热负荷。
总用水量36m3/天。取安全系数K=1.1,则总热负荷:
Q=V*c(tr-tl)K/860(kcal/kW.h)=36000*(55-20)1.1/860=1611kW.h
第三步,选定机组的型号,计算机组数量。
设定机组工作时间12h/天。假设选用TFS-SKR840(S)机组,该机组名义工况下的制热量为36kW。
计算机组数量:N=Q/T.W=1611/12*36=3.73≈4台
第四步,校核冬季工况的制热量。
取安全系数K=1.2。则冬季总热负荷:
Qd=V*c(tr-tl)K/860(kcal/kW.h)=36000*(55-15)1.2/860=2009kW.h
按冬季室外计算温度-5度校核,冬季机组工作时间按16h/天,则单台机组实际需要的制热量:
Qc=Qd/(N.T)=2009/(4×16)=31.4kW
参考机组性能曲线图,该机组在环境温度-5℃时的制热量约为19kW,所以要选择的辅助电加热功率:
Wf=(31.4-19)=12.4≈12kW
结论:4台TFS-SKR840热泵热水机组能够满足该项目的要求。
2、热水系统工程设计与安装
根据各种不同的建筑用水特点和用水量,空气源热泵热水供应系统,既可用于局部热水供应系统,也可用于集中热水供应系统。
(热泵热水机组建筑)热水供应系统由两部分组成:
合同能源管理公司
热水制备系统(第一循环系统):热水制备系统由热泵热水机组、热水箱、循环泵、软化水设备、仪表管件管网组成。由自来水管网向热水箱内补水,由循环泵提供水循环动力,水经过热泵加热后回到水箱,如此循环完成水的加热过程。
合同能源管理公司
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热水制备系统按水箱的蓄热方式可分为两种:一是单水箱系统。在热水供应系统中,只设一台满足日用水总量的热水箱,来贮存热水,一般适用于工厂、学校、企事业单位等分时加热、定时集中供水的场所。二是双水箱系统。是在热水供应系统中设有两个水箱:一台加热水箱(小容积),一台蓄热水箱(大容积),机组首先对加热水箱内的水加热,达到设定温度后,再将热水注入蓄热水箱,由蓄热水箱向热水管网供生活热水。适用于宾馆、饭店等需要24小时提供热水的场所。
热水供应系统(第二循环系统):热水供应系统由热水循环泵和热水配水管网和回水管网组成。水箱内的水被加热到设定温度,由循环热水泵经过管网送至各个配水点。
附件:包括过滤器、单向阀、减压阀、自动排气阀、闸阀、水嘴、压力表、温度计、自动控制感温组件和电动(磁)阀等。
3、热水供应系统工程安装注意事项
热泵热水机组在保障安装空间和基础负荷的基础上,可安装在建筑物阳台、屋顶、专用平台等区域的任何地方,但在选择位置时应注意以下因素:
1)、安装位置要有足够空间,便于安装、日常维护、检修以及换热通风。
2)、安装位置应尽量远离生活、工作区,以减轻或避免噪声对生活、工作造成影响。
3)、机组置于室外时建议采取防风、防雨、防冻措施。
4)、机组安装时应注意风向,避免直接迎风,避开强风口或其它设备的排风口。多台机组安装时应避免进出风“短路”或“串风”。
5)、机组在正常运行过程中会产生冷凝水,同时排污、清洗、除垢过程中会有大量的水排出,因此安装位置要便于排水。
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4.热水系统设计安装要求
1)、水系统管路材料可以选择:镀锌焊接钢管、无缝管、紫铜管、不锈钢管、铝塑管、PP-R管。
2)、热泵热水机组直接加热泳池或娱乐池等循环水时,要采用特殊材质的冰水器热泵,或采用二次换热方式加热池水。
3)、热泵热水机组和蓄热水箱布局要合理,尽量减少管道长度和弯路。
4)、热泵热水机组进出水口应加装阀门和旁通管路,便于机组出现故障时隔断检修。
5)、为防止震动的传播,连接机组的水管要加装橡胶软接头,使用软性护线管。
6)、在机组的进出水管上和供热管网的供回水管上,应分别安装直读式温度计和压力表,在用水水源处加装水表,以便观察和分析系统、机组的运行情况。
7)、设备、管道、阀门、仪表的安装,要符合相关安装规范,要便于检修;管道支架要符合相应材质、型号强度要求。
8)、在水系统的凸出部位及最高位置应安装自动排气阀;水系统管路的最低处应设置排水(排污)阀。
9)、热泵热水机组制热的生活用水,要符合《生活饮用水卫生标准》,严禁直接使用地下水、河水、湖水等未经处理过的水源;不符合要求的水源必须安装水处理设备。
10)、机组安装时,在进出水口合适位置分别预留系统清洗口,便于对系统定期检查和清洗。
11)、为防止杂质进入机组发生堵塞,机组用进水管路必须安装过滤器,并定期清洗。
12)、为保证机组水系统正常的水流量和流速,应当校核机组标配的水泵,不能满足系统要求时,应更换水泵,多台并联时最好采用外置水泵。
13)、水系统管路应当选用优质的保温材料,保温厚度视当地环境和保温材料的保温性能而定。
14)、机组安装完毕后,水系统必须进行清洗和水压试验。
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