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华天成空气源热泵带地暖供暖示范项目分析报告

发布日期:2017-08-22   浏览次数:1822

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       一 项目简介

1.项目地址:河北省石家庄市桥西区裕华西路西里小区                  

2.施工单位:河北大德科技有限公司            

3.设计单位:广东华天成新能源科技股份有限公司    

4.项目编号:WOTECH15-12-23A 

石家庄西里小区分为9个生活区,分别为春光园、市场园、康泰园、长丰园、欣里园、富华园、汽配园、长青园、雅馨园,地域交通便利,周边医院、学校、银行、超市等配套设施齐全。

本项目主要针对小区中某住户的住宅进行采暖设计,该住宅建筑总面积约为145m2,层高3.3m,外墙做有保温,要求冬季室内温度达到20℃以上。

二 设计依据

1.《采暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736-2012)

2.《民用建筑节能设计标准》(JGJ 26-2010)

3.《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB 50243-2002)

4.《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》(GB 50242-2002)

5.业主提供的相关信息(图纸及资料等)

三 设计条件

1.气候条件(石家庄市)

石家庄市地处中低纬度亚欧大陆东缘,临近太平洋所属渤海海域,属于温带季风气候。太阳辐射的季节性变化显著,地面的高低气压活动频繁,四季分明,寒暑分明,雨量集中于夏秋季节。干湿期明显,夏冬季长,春秋季短。春季长约55天,夏季长约105天,秋季长约60天,冬季长约145天。

空气年平均湿度65%,春季降水量偏少,常有4级偏北风或偏南风,3、4月份气温回升快;夏季,受海洋温湿气流影响,6、7、8、9月份降水占全年降水量的63%~70%,天气比较潮湿,7月份和8月份三伏天期间空气湿度高达100%;秋季,受蒙古高压影响,晴朗少雨,温度适中,气候宜人,空气湿度平均为78%,深秋多东北风,有寒潮天气发生;冬季,受西伯利亚冷高压的影响,盛行西北风,气温较低,天气晴朗少云,常出现降雪。

石家庄市的冬季供暖期于每年的11月15日至次年3月15日,为期4个月。

2.冬季室外设计计算参数(石家庄市)

四 项目所需热负荷的计算

围护结构的基本耗热量采用的是基于日平均温差的稳态计算法。

冬季建筑热负荷包括两项:建筑围护结构的耗热量,由门窗缝隙渗入冷空气的耗热量。其中围护结构的耗热量由基本耗热量和附加耗热量两部分组成。另外根据空调建筑的实际情况,通常要保持房间正压,因而在一般情况下不计算门窗缝隙渗入的冷负荷,故在本设计中我们仅考虑围护结构的耗热量。

对于民用建筑,冬季热负荷主要为由围护结构传热所形成的耗热量。根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736-2012)(以下简称“《规范》”),围护结构的耗热量包括基本耗热量、附加耗热量和高度附加耗热量三部分。

1.围护结构的基本耗热量

Q1=αFK(tNd-tWd)                                     

式中:

Q1——围护结构的基本耗热量形成的热负荷单位:W;

α——围护结构的温差修正系数,查询计算得1.0;

F——围护结构的面积(m2),计算得452m2

K——围护结构的传热系数[W/(m2·℃)],查询计算得0.8;

tNd——冬季空调室内的计算温度(℃),设计为20℃;

tWd——冬季空调室外计算温度(℃),设计为-7℃。

则维护结构的耗热量(W)为:

Q1=1.0×452×0.8×[20-(-7)]=9763W

相关温差修正系数以及传热系数均可查询《规范》。

2.围护结构的附加耗热量

围护结构的附加耗热量应按其占基本耗热量的百分率确定。各项附加百分率宜按照下列规定选用:

(1)朝向修正率  

不同朝向的围护结构,受到的太阳辐射量是不同的;同时,不同的朝向,风的速度和频率也不同。因此,《规范》规定对不同的垂直外围护结构进行修正。其修正率为:北、东北、西北朝向:0~10%;东、西朝向:-5%;东南、西南朝向:-10%~-15%;南向:-15%~-30%。

选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射率强度的大小。冬季日照率小于35%的地区,东南、西南和南向的修正率宜采用0~10%,其他朝向可不修正。

根据实地考察,本住宅为东南朝向,修正率取5%。

则围护结构的附加耗热量为:

Q2=Q1×5%=9763W×5%=488W

(2)风力附加率 

在《规范》中明确规定:在不避风的高地、河边、海岸旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑物,垂直的外围护结构热负荷附加5%~10%。

风力附加率是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。在计算围护结构基本耗热量时,外表面换热系数是对应风速为4m/s的计算值。我国大部分地区冬季平均风速一般为2m/s~3m/s。因此,《规范》规定:在一般情况下,不必考虑风力附加率。

(3)外门附加率

外门附加率为加热开启外门时侵入的冷空气,对于短时间开启无热风幕的外门,可用外门的基本耗热量乘以按《规范》查出的相应附加率。本项目为家用住宅,外门开启时间可忽略不计,因此不考虑附加率。

3.围护结构的高度附加率

由于室内温度梯度的影响,往往使房间上部的传热量加大。因此《规范》规定:当房间高度超过4m时,每增加1m应附加2%的高度附加率,但总的附加率不应超过15%。应注意:高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量的总和上。本住宅层高3.3m,因此可不考虑高度附加率。

4.综上“1”“2”“3”可得,本项目所需热负荷为:

Q=Q1+Q2=9763W+488W≈10.25kW

五 设备选型以及主机设备参数

1.设备选型

根据计算出的项目热负荷:10.25kW,华天成天启款5P在-7℃的工况下制热量为9.6kW,因此本项目采用1台天启款——整体二联供超低温侧出风机组WBC-12.0H-B(BB-L1)即可满足使用要求。

2.华天成天启款——整体二联供超低温侧出风机组性能参数

  (注:以上机组参数仅供参考,机型、性能、参数会因产品的改良而有所改变,请以铭牌为准。)

六 系统运行原理

1.系统安装参考图

 

根据以上参考图,结合本项目实际情况,采用5P+50L水力模块。该安装方式简单,使用便捷,在热泵采暖行业中广受各大用户好评。

 

2.系统配置表

七 供暖末端——地暖相关说明

1.《辐射供暖供冷技术规程》(JGJ 142-2012)相关规定:

(1)低温热水地面辐射采暖系统的供水温度不应大于60℃。民用建筑供水温度宜采用35℃~50℃,供回水温差不宜大于10℃。

(2)主管道及分水器、集水器最大断面流速不宜大于0.8m/s。

(3)分水器、集水器总进、出水管内径一般不小于25mm,管内热媒流速应保持不超过最大允许流速0.8m/s。

(4)每套分水器、集水器环路的总压力损失不宜大于30kPa。

(5)分水器、集水器与加热管连接,应采用卡套式、卡压式挤压加紧连接;连接材料宜为铜质。 

(6)地暖盘管环路总长度不宜超过120m;一般设计为60m~100m。

(7)加热管(地暖盘管)内流速不宜小于0.25m/s。

(8)绝热层材料应采用导热系数小、具有足够承载能力的材料;地面辐射供暖工程中采用的聚苯乙烯挤塑板主要技术指标应符合:表观密度(容重)≥30kg/m3;此外,导热系数≤0.041W/m•k。

2.设计、施工和选材的相关说明

(1)热负荷计算及热源选型依据

根据计算出的项目热负荷:10.25kW,以此负荷选择所需热源。

(2)空气源热泵热源相关技术要求

华天成天启侧吹5匹WBC-12.0H-B(BB-L1)热泵输入功率为4.17kW、室外温度-7℃时的输出功率为9.6kW(地暖工况下),选用1台5匹做为所需热源。

(3)温控系统设计

温控系统设计为分室恒温控制,每个房间单独控制温度;大屏幕周编程温控器可自动和手动控制。

(4)地暖盘管材料选型

地暖盘管材料需满足使用寿命长、热阻小、耐腐蚀、抗老化、承压强,并易于施工的特点。还需根据系统热负荷、流速、流量、压损,以及传输动力等诸多要素选择和使用管材。分户式独立供暖系统还应考虑系统综合使用要求和条件,确保系统高效、合理地运行。

(5)相关技术数据

DN10地暖盘管,长度:120m;流速:0.276m/s;流量:70L/h。

(6)地暖盘管行距依据

DN10地暖盘管,排管行距60mm,供水温度45℃,进回水温差5℃~8℃,设计温度18℃~20℃,地面材料为瓷砖或大理石、热阻R=0.02(m2•K/W)时,单位面积散热量为130W/m2。 

(7)系统主管道选型

地暖系统主管道(热源到分水器段管道)要求耐高温、抗老化、热阻大、传热损失小。建议使用PPR管材,导热系数:0.2W/m•K。

此项目设计采用PPR管材,管径:DN32。

(8)分集水器选型

分集水器要求具有通径大、压损小、承压强的特点,并便于安装环路控制装置,且要求安装全铜球阀。

3.预制模块地暖特点说明

(1)以空气源热泵为热源的地板采暖系统

空气源热泵以显著的节能性成为国家重点推广的产品,根据北方各地气候条件,实际综合能效比基本都在2.5以上,即消耗一度电可以得到2.5度电的热量,与电采暖相比节能性非常显著。

(2)热泵压缩机采用全球知名品牌美国谷轮的热泵专用压缩机。

(3)地暖部分采用市场最新的预制沟槽薄型地暖模板技术,工厂预制、现场组装,消除了人为因素对地暖安装的影响;全部安装完毕的厚度为25mm。

每个房间均可单独调节温度,水泵及热泵主机采取联动和自动控制。用户只需操作房间温控器即可,打开任何一个温控器水泵就自动开启,当所有房间达到设定温度时水泵自动停止运行;当水温达到设定温度时热泵自动停止工作。

八 类似主机部分工程安装现场图

九 总结

空气源热泵机组,一年四季可全天候运行,管理方便、安全可靠、不需设机房专职人员,机组全自动控制。可节省每年的人工费、年检费用、燃料采购等间接费用,只要少量电能即可产生大量供暖用热水,且不产生任何污染,既响应了国家倡导的利用可再生能源的号召,又可体现管理者绿色、节能、环保的意识和理念。

与其他加热方式相比,采用空气源热泵系统可在1~2年内完全回收投资成本,在之后的每年相对于购买商品采暖时可为用户节省50%以上的开支费用。

该项目竣工后顺利投入使用且各方面运行良好,甲方反馈极佳并表明希望长期合作的意愿,该项目取得圆满成功。

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