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關于中央熱水系統主機選型的三步曲,貴州桑拿水療設備有話說

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關于中央熱水系統主機選型的三步曲,貴州桑拿水療設備有話說

發布日期:2018-03-31 作者: 點擊:

關于中央熱水系統主機選型的三步曲,貴州桑拿水療設備有話說


作為中央熱水的新起之秀——空氣源熱泵,目前在市場上越來越受到客戶的喜愛,那么客戶的酒店、辦公樓或者是員工宿舍該用多少機組才能滿足需求?這是一定是客戶比較關心的問題。接下來貴州桑拿水療設備就給大伙說說暖通設計師是如何去做選型的。

首先確定建筑日用水量 

知道需求才好對癥下藥,一般情況下可以根據熱水用水定額表《CECS222-2007小區集中生活熱水供應設計規程》表3.1.1確定(表中的熱水溫度是按60℃計的)。

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第二步根據日用水量計算熱量

根據項目需求的熱水出水溫度,結合最惡劣環境情況下進水溫度,確定加熱溫差,根據Q=cm?t計算熱量。

第三步根據熱量結合機組變工況參數確定主機

夏季和冬季相比,夏季環境溫度高,自來水溫度高,機組能效高,所以加熱同樣容量的熱水到同一溫度,夏季機組運行時間會小于冬季,所以機組選型時按冬季工況選擇即可。貴州桑拿水療設備

確定當地最冷日平均溫度,根據工況參數表或變工況曲線圖確定機組的制熱能力(查變工況參數表確定),根據該制熱能力選擇機組數量,保證機組總制熱能力應在≤16h內滿足日用水量的水溫從初始溫度達到目標溫度所需的熱量(考慮到機組使用壽命推薦機組日運行時間10-16h)。

舉個例子:某地,冬季時,最低環境溫度為2℃,此時自來水溫度約為10℃。那么將1噸自來水從10℃升高到55℃所需要的熱量為:

Q=CM△T=1.163*1(噸)*(55-10)=52kwh

則熱泵加熱3T水所需的熱量為:Q=3*52=156kwh

根據空氣源熱泵原理及特性,室外溫度越低其產熱量也越低,故熱泵機組選型時要根據不同環境溫度對機組的產熱量進行修正。環溫2℃,出水溫度為55℃時循環熱泵熱水機PASHW050S-X11制熱能力為12.62kw。

那么,選用PASHW050S-X11機組1臺,產生3噸熱水所需時間為:

t=156/(12.62*1)=12.4h 

滿足每天生產3噸55℃熱水的需求。

太陽能與空氣源熱泵完美結合的中央熱水系統 

S.A.P——即太陽能熱泵(Solar air heating-pump)的英文縮寫,S.A.P中央采暖系統是通過聚光型集熱器吸取太陽能,驅動空氣源吸收式熱泵機組,以從空氣中提取熱量,達到太陽能、空氣能的完美結合,使兩新能源渾然天成。是世界清潔能源領域內的最新科技。貴州桑拿水療設備

“零”運行費用

在有太陽的時間內,S.A.P的運轉全部使用太陽能和空氣能,電力使用僅僅相當于幾個燈泡的消耗(0.8KW),運行費用幾乎為“零”。

在沒有太陽能時間內,S.A.P的運轉可全部使用儲備太陽能和空氣能,運行費用同樣幾乎為“零”。

“零”投資

S.A.P為分布式中央采暖系統,各樓系統相對獨立,可根據工程進度逐步投資,增加資金流動性。各樓S.A.P系統同樣可根據實際使用率逐步投資,進一步增加資金的流動性。如果使用融資租賃或BOT的方式先租后賣,利用所節約的能源費用,還本付息,則可免費獲得S.A.P系統,投資幾乎為“零”。

S.A.P超低溫運轉

S.A.P在零下30度情況下能正常工作,開創風冷熱泵的先河。

長壽命

S.A.P采用超白鋼化玻璃及自動抗災設計,可抵抗12級臺風、暴雪、冰雹等,確保用戶無憂使用20年以上

“零”排放

S.A.P幾乎可以全時全部使用太陽能和空氣能,無太陽時也可使用蓄能能量,二氧化碳排放為“零”。

S.A.P制熱工質為MR717,為天然工質,對臭氧層的破壞力為“零”,是聯合國環境署資助推廣使用的工質。

小面積、高樓層

S.A.P高效的集熱器加吸收式熱泵主機,使相同條件下集熱面積只有傳統太陽能真空管集熱器的四分之一,成本更低,適用樓層更高。

太陽能與空氣源熱泵完美結合的中央熱水系統

在大型的太陽能中央熱水系統中,空氣源熱泵無疑是一種比較理想的輔助加熱設備,為了改善空氣源熱泵在低溫環境下制熱運行的性能,最大限度的利用太陽能,解決陰雨天氣及冬季環境溫度較低太陽能資源不足時熱水供應保證率,做到全年、全天候供應熱水。貴州桑拿水療設備

1 太陽能—熱泵中央熱水系統組成

1.1 太陽能—熱泵中央熱水系統基本組成

太陽能—熱泵中央熱水系統的主要組成部分為太陽能集熱器和太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組,其他輔助設備與常規的中央熱水系統相同,包括太陽能循環泵、熱水加熱環泵、換熱器、熱水箱及控制器等。

平板集熱器是應用比較早的一種太陽能集熱裝置,一直以來也是世界太陽能市場的主導產品,廣泛應用于各種低溫熱水加熱領域,但隨著真空管太陽能集熱器的出現,受其自身結構的局限,在集熱效率上已不具備優勢,因防凍問題以及集熱性能受季節和環境影響較大,目前主要在南方冬季氣溫較高的地區應用,在北方寒冷地區冬季運行效果欠佳,不推薦在大型熱水工程中應用。

U型管式真空管集熱器、熱管式真空管集熱器和直流式真空管集熱器是在全玻璃真空管集熱器基礎上發展起來產品,三者的共同特點都具有比較高的集熱效率,以金屬作為吸熱體,可以承壓運行,但從集熱效率、防漏、防垢、耐久性、安全性、可靠性、安裝維護難度等方面進行綜合評價,熱管式真空管集熱器是最適宜在中央熱水供應系統中采用的太陽能集熱器類型,U型管式真空管集熱器和直流式真空管集熱器次之。熱管式真空管集熱器利用熱管傳熱,干性連接,管內不走水,具有熱容小、傳熱快、耐冰凍、耐熱沖擊、承壓強、保溫好、無滲漏、易維護等優點,U型管式真空管集熱器和直流式集熱器利用真空管內同心套管直接對工質加熱,除了具有運行溫度高、承壓能力強和耐熱沖擊性能好等特點外,其集熱效率高于其它形式的集熱器,并且可以水平安裝,簡化安裝支架,減少安裝場地面積,避免集熱器影響建筑外觀,在太陽能和建筑結合方面具有較強的適應性,但其安裝程序比熱管式真空管集熱器復雜,接口較多,運行中有漏水隱患,系統維護成本相對較高。

2 太陽能—熱泵中央熱水系統的工作原理

太陽能與太陽能輔助加熱空氣源熱泵結合作為中央熱水系統的熱源,其目的在于取長補短,使二者互為補充,互為備用,在日照充足時優先使用太陽能加熱熱水,利用太陽能集熱器產生的低溫熱水作為太陽能輔助加熱空氣源熱泵的輔助熱源,從而改善熱泵的運行工況,提高其制熱性能。這種組合形式,使二者均在相對比較穩定高效的條件下工作,保證系統全年全天候的衛生熱水供應??諝庠礋岜弥茻徇^程本質上是對空氣中蘊藏的太陽熱能的提升利用,根據熱泵的工作特性,在整個熱水系統的運行過程中,熱泵機組作為輔助熱源運行所供應的熱量中,只有一小部分來自電能,所以太陽能—熱泵中央熱水系統大大提高了太陽能利用率,減少了對一次能源的消耗。貴州桑拿水療設備

太陽能—熱泵中央熱水系統的運行主要有以下四種工況:

(1)太陽能加熱生活熱水

在大部分日照良好的晴天,系統按此工況工作,此時太陽能循環泵的工作由系統控制器根據太陽能集熱器和熱水箱的溫度進行控制,源源不斷的利用集熱器采集的熱量通過中間換熱器輸送到熱水箱。

(2)太陽能輔助熱泵機組加熱生活熱水

當陰天或多云天氣,當太陽能集熱溫度低于熱水箱水溫不足以直接加熱生活熱水時,熱泵機組啟動,利用空氣作為熱源加熱熱水箱內生活熱水。在秋冬季節,當環境溫度低于熱泵的經濟運行溫度時,熱泵機組的制熱效率下降并且蒸發器表面結霜,此時,熱泵輔助加熱循環啟動,高于環境溫度的低溫太陽能熱水進入熱泵機組輔助換熱器內,預熱通過的空氣,使熱泵效率提高,并切具有防止蒸發器結霜的作用,可以節約熱泵機組的耗電量。

(3)太陽能和熱泵機組同時加熱生活熱水

在晴天日照良好時,如果熱水系統的耗熱量大于太陽能集熱系統的有效供熱量或太陽能集熱器的數量較少,不能滿足熱水系統的用熱需求,則太陽能和熱泵機組同時工作向熱水系統供熱。

(4)熱泵機組直接加熱生活熱水

在連續的雨雪天氣,熱水系統所需熱量完全由空氣源熱泵機組提供。此時,太陽能系統處于待機狀態,熱泵機組單獨工作對熱水箱加熱。

3 太陽能—熱泵中央熱水系統設計

3.1 太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組功率的確定

太陽能—熱泵中央熱水系統中,太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組在晴好天氣作為太陽能集熱系統的輔助熱源設備,在太陽能資源不足時或陰雨天氣作為系統的主要熱源保證熱水的正常供應,所以其制熱功率應按照整個熱水系統的設計熱負荷進行確定。對于全日制中央熱水系統,熱泵機組功率按照熱水系統設計小時熱負荷確定,對于非全日制中央熱水系統,熱泵機組的功率應根據最大用水量、熱水箱容積、加熱時間等參數進行確定。熱泵機組的額定制熱功率不小于中央熱水系統的設計負荷,在冬季比較寒冷的地區,可適當加大機組的型號,使其盡量在一天中氣溫比較高的時段內運行,在較短的時間內滿足系統的用熱需求。

3.2太陽能集熱器面積的確定

太陽能—熱泵中央熱水系統中,太陽能集熱器的面積應以熱水系統的設計熱負荷或根據實際情況確定的太陽能供熱量作為基本依據,并分析計算項目所在地單位面積的太陽能集熱器平均每日有效得熱量,從而確定太陽能集熱器的安裝面積。

熱水工程中,太陽能集熱器一般是固定角度安裝,其單位面積日有效得熱量隨季節的變化和每日內太陽輻照強度的變化,并不是一個固定值。其影響因素主要有集熱器的安裝角度、系統運行工況、所在地氣象參數和太陽輻照量等。不同的集熱器類型具有不同的集熱效率,其有效得熱量也不同,所以在實際應用中一般根據集熱器生產廠家提供的集熱器集熱效率等性能參數和太陽輻照資料進行分析計算,取全年平均值。

3.3 太陽能集熱系統形式

對于太陽能—熱泵中央熱水系統,太陽能集熱系統既作為熱水加熱的主要熱源又作為熱泵機組的輔助熱源,并且應能承受較低的環境溫度,所以應采用閉式系統,系統循環工質采用防凍液溶液。

4 太陽能—熱泵中央熱水系統的實用意義

4.1 運行可靠性分析

作為太陽能—熱泵中央熱水系統的主要組成部分,太陽能和空氣源熱泵都是技術成熟的節能環保產品。太陽能在生活熱水系統中的規?;靡延?0余年的歷史,空氣源熱泵的大量應用也有數十年的歷史[10],太陽能熱泵中央熱水系統將太陽能與空氣源熱泵技術有機結合,在不影響二者原有運行功能的條件下,使其運行效率顯著提高,從而能夠保證系統穩定可靠運行,節約熱水系統常規能源消耗。

4.2 節能效益分析

根據我國北方大部分地區的太陽輻照資料,按照衛生熱水系統平均耗熱量和太陽能集熱器日平均得熱量確定太陽能熱水系統的集熱器面積,太陽能—熱泵中央熱水系統中,太陽能直接加熱可滿足熱水系統全年60—80%的熱量需求,其余20—40%熱量由太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組供應,熱泵平均COP可達3.0,即其所供應熱量有65%以上來自集熱器不能直接利用的太陽能和空氣熱能。在整個系統運行中,集熱器吸收的太陽能的利用率接近100%,輔助加熱的電力消耗只占系統總能耗的7—14%,較常規能源的熱水系統可至少節能85%以上。貴州桑拿水療設備

通過上述分析可見,太陽能—熱泵中央熱水系統是一種性能可靠,環保節能的熱水系統形式,該系統只使用太陽能及少量的電能,對環境沒有任何的污染。在白天最低溫度-15℃以上、太陽輻照良好的我國大部分地區都可推廣應用。

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