水源热泵系统

水源热泵系统概述 1、水源热泵 水源热泵是通过利用地表水、地下水以及吸收太阳能和地热能等低品位热资源，并采用热泵原理，通过输入少量高品位电能或者蒸汽能，实现低品味能向高品能的转换。 2、特点：高效节能、环境友好、节约建筑用地、控制简单、可靠性高、一机多用。 3、水源热泵中央空调适用范围 （1）水源充沛，四季分明，气温适中，冬季不太冷有需要供热的地区（我国南方地区） （2）有自然冷/热源或者废热可以利用的地区。如：太阳能、深水湖泊、地下水、温泉、工业余热等。 （3）规模化的供冷或者供暖区域 4、水源热泵的适用范围 参数 制冷模式（一般25~35） 制热模式（一般15~30） 最低 标准 最高 最低 标准 最高 标准 进风干球温度（ ） 20 27 33 16 21 25 进风湿球温度（ ） 14 19 25   15 20 进水温度（ ） 16 30 40 13 21 30 出水温度（ ） 18 35 48 8 16 26 极限 进风干球温度（ ） 16   35 10   27 进风湿球温度（ ） 12   26 8   23 进水温度（ ） 10   45 11   32 出水温度（ ） 12   50 6   28                 5、空调主机的选型 （1）室内外空调设计参数的确定 室内温度、湿度设计值。通过对空调负荷的计算得出，室内设计温度每增加一度，相对湿度增加5%，则空调负荷可降低8%左右。因此，合理的设计室内温度数值是空调主机选型的基础。 舒适性空调室内设计参数 季节 温度（ ） 相对湿度（%） 风速（m/s） 夏季 22~28 40~65 小于等于0.3 冬季 18~24 30~60 小于等于0.2         （2）空调同时使用系数。为了提高空调初期投资的利用率，再设计空调负荷时，应充分考虑所有空调机组的同时使用系数（通常在0.5~1之间，一般取0.85）以减少的装机容量。 6、水系统设计 (1)主要包括：冷却水系统和冷媒水系统两部分。主要部件有。取水装置、冷却塔、蓄水箱、辅助加热器、水泵以及管路系统。 （2）水系统进出水温度选定原则：制冷为25~35℃，制热为15~30℃ （3）水质标准 项目 标准 酸碱度 PH值在6.5~8.5范围内 硬度 GaO含量<200mg/L 矿化度 水源矿化度<3g/L 腐蚀性 Cl-、CO2等腐蚀性物质含量<100mg/L 悬浮物 悬浮物含量<15mg/L 固体杂质 固体颗粒杂质粒径<1mm     （4）系统水流量的确定 水源热泵水系统的需水量肯以根据所需供冷的冷量和冷却水的温差来确定。水泵的水流量可以利用软件直接计算得出。对于设置有水箱水管冷却的系统，要考虑一个同时使用系数。一般来说，单一性质的建筑同时使用系数较大，综合性质建筑相对低一些。 水量确定的同时使用系数 循环水流量L/S 同时使用系数 <10 0.85~0.9 10~15 0.8~0.85 >15 0.75~0.8     7、水泵的选型与安装 空调工程中的水泵选型，首先要考虑到水泵的工作环境，如水泵的工作介质（中性清水）、温度范围（低于50℃）、水泵的额定扬程、流量以及承压能力、电机的绝缘、防水防爆等级等。 空调冷却水系统多为开式系统，但为了满足循环系统水质的要求，水源热泵机组循环水系统一般采用闭式系统。循环水泵的水流量是根据各台水源热泵机组的水流量来确定的。 为了保证水泵能够长期在理想工况点运行，选型时应该认真分析水泵的运行效率图。 （1） 水泵扬程估算 冷热水管路系统，循环水泵的扬程可按照下列公式计算： 开式水系统：Hp=(hf+hd+hs+hn) ×1.2 闭式水系统：Hp=(hf+hd+hn) ×1.2 （2） 其中：hf——水系统的沿程损失； hd——水系统的局部损失； hs——设备阻力损失； hn——开式水系统中的静压力。 （3） 水源热泵机组循环水系统一般为闭式系统，hf/hd的值，对于小型建筑住宅约为1~1.5；对于高层建筑在0.5~1.0之间；远距离输送管道（集中供冷/暖）在0.5~1之间。开始系统中的hs石油实际工程中水位高差以及当地的大气压力之和决定的。水管阻力和设备阻力可以查表。 （4） 管材通常采用水、煤气输送钢管和无缝钢管，如YB321-70标准无缝钢管或者YB234-63标准镀锌钢管，其中无缝钢管习惯以接管外径×管壁厚度来表示，镀锌钢管则以公称直径DN来表示。 （5） 水源热泵系统的水管还可以采用非金属管，如PP-R复合材料水管、PVC管等。一般地，PP-R管是不需要在保温的，而PVC管的轻度和耐水压力是有限的。 （6） 闭式水系统的冷/热水管的布置坡度一般为3 。 （7） 确定水管直径，就极限水流速度而言，对于50mm直径的水管，最大流速为1~2m/s，在极限水速以下，可以减少水泵扬程和水流噪音。但是水速过低时，不便带走水中的空气，水流最低极限为0.4m/s左右。管内水流速度应不低于0.25m/s。冷却水管直径的计算公式如下： 其中水流速度v可参照实际工程的要求来确定，一般来说，管径选小者，节约管材初期投资和安装空间，但是增大管内流速，会对环路的平衡性不利，且增大了水流的噪音；反之，选用大管径的，降低了管内的流速和噪音，但是增大了初期的投资和安装空间。故总管流速选取稍微大一些，各分管内的流速选取小一点。通常情况下系统内水系统流速的设计值可参考： 部位 水泵出口 水泵入口 排水管 主干管 向上立管 一般管道 上水管 冷却水 流速（m/s） 2.4~3.6 1.2~2.1 1.2~2.1 1.2~4.5 1~3 1.5~3 0.9~2.1 1~2.4                   8、冷却塔的选型 冷却水塔是用来降低循环水温的，根据已知所需的冷却水流量，冷却水温差大小以及安装地点的空气湿球温度等设计参数，对冷却水塔进行设计选型。首先需要根据空调负荷计算出冷却塔水流量L，即： L=Q/(c×△t)kg/s=3.6 Q/(c×△t)t/s 其中：L——冷却水塔额定水量；kg/s Q——空调冷却水总弃热量，kW； C——水的比热容，常温下=4.1816×103（kJ/(kg?℃) △t——冷却塔进水温差，通常取5℃ 在选用冷却塔时还要注意： （1） 一台或多台冷却塔的重量与尺寸设计，检查冷却塔安装面承重能力与占地面积； （2） 机械通风式冷却塔运行时难免会出现水滴飞溅，选择安装地址时要充分考虑； （3） 必须为冷却塔设置补水装置，补充水量通常取总水量的1%以上，若补水压头不够，则需要水泵补水。 （4） 复评所有冷却水塔同时运行时的噪音水平，以满足环境要求； （5） 冷却塔宜安装在避阳，通风的地方，若排风受阻，则需要设置导流装置； （6） 采用开式冷却塔加热换热器的，在选择冷却水塔时应将换热器的效率计算进去，因为换热效率均小于1。 开始冷却水塔加换 热器 闭式冷却塔塔系统 9、水系统的连接方式 （1）根据建筑物格局布置以及水系统的大小，水管在整个空调系统的规划中可以分为同程式和异程式两种安装方式。 （2）通常来说，如果最不利环路与最有利环路的阻力平衡率大于15%，则应考虑使用同程式连接。 （3）异程式系统中，冷却水流流经每台水源热泵的流程是不同的，通常远离水泵出口的水源热泵，其水环路流程越长，所得到的水压也越小。采用异程式系统的主要优点是：节省管道及其占用空间（一般来说与同程式系统相比较，节省一条回水总管）。 （4）混合式：在许多大中型中央空调工程中，其水系统往往采用的是同程式与异程式混合的水系统，一般是将局部区域或者同一层内的水路系统设计为同程式，层与层之间设计为异程式。 （5）为了保证每一台水源热泵机组拥有足够的水流量，一般优先采用同程式水系统，在水路干管处设置平衡调节阀。合适地设置排气阀并避免从干管的上部接出支管，以防止气堵而降低水流量。 同程式与异程式管路系统比较 类别 同程式 异程式 区别 经过每一并联环路的管长基本相等，如果通过每米长管路的阻力损失接近相等，则管网的阻力不需调节即可保持平衡。 经过每一并联环路的管长均不相等。（措施：常在每一个并联支路上安装流量调节 装置。） 优点 水力稳定性较好 流量分配较均衡 初调节更为方便 管路简单 无回程管 节省管材 简单 缺点 长度增加 阻力增大 能耗增加 初投资大 长度增加 阻力增大 能耗增加 初投资大       10、风系统设计 中央空调送风温差推荐表 空调类型 特点 推荐送风温差（℃） 住宅类 高度H≤5m 3~8 展厅类 高度H＞5m 5~12 工艺类 室温许可波动范围 ±1.0 6~10 ±0.5 3~6 ≤±0.2 2~3 其他类型空调   是具体情况而视         （1） 风管要求：水源热泵中央空调的风管材料一般采用镀锌薄钢板或薄钢板涂漆，国外也有玻璃纤维板风道、钢筋混凝土或者砖砌风道，但不论怎样，都应该要求风道的通风表面光滑平直，要求高的还要刷漆，地沟风道还需要做防水处理，处于有腐蚀性气体房间的风管可采用玻璃钢或塑料，且做密封。 风管形式和特点 风管形状 矩形 圆形 备注 耗材量 较多 较少 等截面积，矩形要比圆形耗材多13%~36% 摩擦阻力 较大 较小 等截面积，矩形风管比摩阻要比圆形风管大16%~45% 制作 较容易 管径越大越难制作 通常考虑矩形风管，小管径的可以考虑圆形风管 配合能力 易与建筑结构、装修配合 占用空间大 柔性元风管适用于特殊场合 适用性 一般空调工程 高速空调系统、小风量支管 根据工程实际要求而定         （2） 值得提出的是，矩形风管的高度与宽度之比以在4以下，风管规格宜参照标准规格，如630×250、800×320、1000×320等（单位：mm）。高速风管宜采用圆形螺旋风管，其厚度也相应增大。 （3） 为了便于机械化加工风管和法兰，便于配置标准阀门等配件，尽量提高风管截面的利用率，风管的尺寸应按照《全国通用风管道计算表》中规定的尺寸进行设计，并以外径或者外边长为标准。 （4） 风管的壁厚直接关系到其使用效果和寿命 （5） 风管及板材厚度 风管及板材厚度 圆形风管的直径或矩形风管的大长边 ≤320 340~630 670~1000 1120~1250 1320~2000 低速风管 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 高速风管 0.8 0.8 0.8 1.0 1.2             （6） 通风管道的加固大体有两种方式，即楞筋、楞线自身加固和添加法兰加固或加固框。 （7） 风系统配件主要有送回风口、外墙防雨百叶、风量调节阀、排烟防火阀、以及导流片等。消防使用防排烟法在安装前用通过测试，进出风口表面应该平整，以确保与风管紧密相连。 （8） 风管系统的保温材料应采用不燃或者难燃材料，橡塑PE厚度一般为25mm，普通玻璃棉的厚度不应小于50mm，保温应该平整密实，同时还用注意防水。 10、水源热泵辅助加热设备 水源热泵的正常运行需要一个温度适中的水循环系统，在我国北方，冬季室外气温会降至0℃以下，为了保证所有水源热泵机组的有效工作效率，建议用户添加富热装置（如城市热水管网、热水锅炉）并安装在循环水管上，根据回水温度可以自动控制辅助加热。 辅助加热量的计算公式如下：