空气热泵热水机选型及系统设计指南.docx
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空气热泵热水机选型及系统设计指南
空气热泵热水机组
系统设计指南
东莞市五星太阳能有限公司
2004年11月
一、空气热泵热水机组（下称热泵热水机）工作原理：
空气热泵热水机工作原理示意图
在设定的时间内，当储水箱的水温低于温度控制器设定值时，热泵、风机及循环水泵自动开启，风机将空气吸向蒸发器，蒸发器内的热媒吸收空气中的热能后，经热泵（压缩机）加压后产生高温，再通过热交换器将热能释放给水使水升温，热媒降温后经节流阀流回蒸发器，如此反复循环进行吸热和放热，当被加热的水温度达到设定温度时,热泵和风机停止工作。
二、性能参数表：
型号
KRS-3
KRS-5
KRS-10
KRS-15
KRS-20
KRS-30
输入
功率
（HP）
3
5
10
15
20
30
（KW）
2.68
4.43
9.06
13.4
18.12
26.8
输出
功率
（Kacl/H）
8823
14620
29670
44118
59340
88236
（KW/H）
10.26
17
34.5
51.3
69
102.6
风机功率（KW）
0.135
0.33
0.72
0.90
1.35
1.8
使用电源
380V/50HZ
进水压力（Mpa）
1.0
进水温度（℃）
2~50
环境温度（℃）
-5~40
效率（%）
300~450
产水温度（℃）
55~65
平均温升（℃）
40
平均产热水量（L/h）
220
360
730
1100
1460
2200
进、出水管径
DN25
DN25
DN40
DN50
DN50
DN65
进风口面积（m2）
0.15
0.19
0.38
0.57
0.57
0.59
排风口直径（mm）
Φ400
Φ450
450Φ
Φ450
Φ450
Φ500
排风口数量
1
2
2
3
3
3
排风口方向
侧面排风
侧面排风
顶部排风
顶部排风
顶部排风
顶部排风
外型
尺寸
（mm）
长（mm）
900
1450
1950
2250
2250
2250
宽（mm）
650
650
780
800
900
1010
高（mm）
1340
1340
1820
2030
2040
2030
设备重量（kg）
170
270
420
540
620
800
此表中的产热水量和效率是按环境温度22℃、相对湿度65%、冷水温度20℃、热水温度60℃时的测试数据，具体参数值应根据环境温度结合热泵性能图进选择
三、热泵热水机性能图
5
4
3
2
1
0
10203040
效率与环境温度关系图
6
5
4
3
2
1
30405060
效率与产水温度关系图
四、热泵热水机的选型原则
4.1机型的选择：
在冬季环境温度低于5℃的地区使用时，应另行安装电辅助加热装置或其它加热装置；
4.2环境温度：
按当地最低环境温度查《热泵热水机效率与环境温度关系图》选择设计效率；
4.3运行时间：
热泵热水机的日工作时间应按8～12小时设计。
先按工作时间8小时设计报价，如果客户嫌造价太高，热泵热水机的工作时间则可按10～12小时设计报价；
4.4设备台数选择：
根据不同的使用场所和用水方式计算热水总用量；在产热水总量确定的前提下，尽可能选用二台以上热泵热水机，以便在环境温度较高的季节和热水用量减少的情况下，减少热泵热水机的工作台数，从而达到延长设备的使用寿命和在单机有故障的情况下不影响热水的供应之目的；
4.5工作压力：
热泵热水机的进水工作压力为1.0Mpa，在选型时必须予以充分考虑。
五、热泵热水机及储水箱、循环水泵选型
5.1热泵热水机选型
5.1.1根据不同的使用场所和用水方式计算热水总用量〔参照国家有关标准或公司的《中央热水系统工程设计指南》〕
5.1.2根据用户类型确定：
5.1.2.1定时供热水：
热泵热水机小时产热水量=热水总用量〔升〕÷8～12（热泵热水机日工作小时数）
5.1.2.2全天候供热水：
热泵热水机小时产热水量=储水箱总容量÷8～10（热泵热水机日工作小时数）
5.1.2.3桑拿、沐足、洗头
热泵热水机小时产热水量=最大小时用水量（用水点数×每人每次用水量×每个用水点每小时使用人次数）×70％（同时使用率）
5.1.3热泵热水机的台数的确定
热泵热水机台数=热泵热水机小时总产热水量÷热泵热水机小时产热水量／台
5.2储水箱总容量的确定
5.2.1.定时供热水
储水箱总容量=热水总用量
对于每天分多个时间段供热水的，储水箱的总容量应按最大供水时间段的热水用量配置
5.2.2.全天候供热水
储水箱总容量=最大小时热水用量
5.2.3桑拿、沐足、洗头
储水箱总容量=最大小时用水量×1.5～2.5
5.3循环水泵的选型
5.3.1循环水泵流量的选择
因热泵热水机在将水进行循环加热时，其进水和出水的温差值会越来越小，其温差值仅为5℃左右，因此，其水泵的流量应按该温差值下的产水量来选择，也可按下式选择:
循环水泵流量（立方米/小时）=热泵热水机的功率（单位为HP）×0.7～0.9。
5.3.2循环水泵扬程的选择
热泵热水机的水阻按0.06Mpa计算，一般情况下，当水箱和热泵热水机安装在同一平面且距离小于20米时，其管阻按0.08Mpa计算则可。
各种机型的循环水泵选择见下表：
热泵机型
水泵
型号
扬程M
水流量T/H
功率KW
数量
主管管径
KRS-3
ISG20-110
15
2.00
0.37
1
DN25
KRS-5
ISG25-110
15
3.60
0.55
1
DN25
KRS-10
ISG40-125A
14.4
7.00
0.75
1
DN40
KRS-15
ISG50-125A
16
10.50
1.10
1
DN50
KRS-20
ISG50-125A
14
14.00
1.10
1
DN50
KRS-30
ISG65-125A
16
21.00
2.20
DN65
六、系统设计
在一般情况下，热泵热水机的工作时间应尽可能避开每天最低气温时段（如0：
00～8：
00），以便提高节能效益，在系统设计时可用时控器控制热泵热水机组、补水装置、循环水泵的工作时段。
由于热泵热水机能承压运行，不受安装场地限制，可在热泵热水机的工作压力范围内来考虑与储水箱的安装距离。
6.1热泵热水机中央供热水系统：
6.1.1承压式供热水系统：
该系统承压运行，利用冷水压力将热水顶出。
因承压储水箱造价较高，同时考虑到施工现场的加工难度因素，每个储水箱容量一般不大于5m3，通常适应于要求所供热水质量较高〔恒压、恒温〕的用户。
6.1.2非承压式供热水系统：
该系统可装于楼顶，也可装于其它位置，采用落水式或加压供热水。
因热泵热水机加热速度较慢，为了防止热水温度下降过快，最好采用补水箱＋电磁阀定时补水，补水箱控制水位，可减少故障，由电磁阀定时补水。
热泵热水机和循环泵受水箱水温控制，当储水箱的水温低于设定值时，循环水泵自动启动将储水箱内的水抽至热泵热水机内进行循环加热。
6.2太阳能—热泵热水机中央热水系统设计
对于太阳能-热泵作为中央热水系统，为了使系统总投资基本上等于太阳能—燃油（气）热水锅炉系统，必须适当减少太阳能的面积。
我们可按夏季正常日照情况下，利用太阳能提供热水，热泵热水机在夏季不工作或尽量少工作。
对于冬、春、秋三季，系统利用太阳能集热系统作为预热系统，利用热泵热水机作为辅助。
系统中水箱分太阳能水箱（或称之为预热水箱）和热泵热水机水箱（或称之为恒温水箱）两类。
6.2.1太阳能面积的确定
太阳能安装面积＝总用水量÷每平方米太阳能产水量（70~90Kg/m2）×50~70%
6.2.2水箱容积的确定
6.2.2.1太阳能水箱的容积按每平米20Kg选择
6.2.2.2热泵热水机水箱总容积：
6.2.2.2.1定时供水时等于总用水量；
6.2.2.2.2定时分段供水时按最大用水时段的供水量选择；
6.2.2.2.3全天候供水时按日总用水量的70%选择。
6.2.3热泵热水机的选择
热泵热水机的日工作时间以8~12小时来确定产水量，热泵热水机的台数对于酒店、医院、学校等营业、收费性质的用户，每个系统应考虑配置多台热泵，以确保热水供应。
对于定时供水系统，考虑用水量变化，可选取与供水量相当来配置供热水箱，按热泵热水机正常情况6～8小时可向供水箱提供足够的热水来选取热泵热水机型号。
6.2.4系统工作原理
6.2.4.1系统原理图
6.２.４.２工作原理及控制
定时补冷水：
在供热水结束至次日晨8：
00前，如果太阳能水箱非满水位，由补冷水水泵或电磁阀定量补入，8：
00时后，太阳能水箱补满水后，经过吸收太阳能加热2小时左右（可设定），由中间水泵将太阳能水箱的水定时定量泵入热泵水箱。
当太阳能水箱水位降至出水口上100mm～150mm水位时，中间水泵关闭，补水泵或电磁阀开启，向太阳能水箱补水，当水补水泵或电磁阀开注满时，补水泵或电磁阀开停止工作。
以后，补水泵或电磁阀在太阳能水箱下限和上限水位位置之间停止或开启；中间水泵则按照设定时间段自动工作，直至热泵热水机水箱满水位时才停止。
补水泵或电磁阀由液位控制器控制太阳能水箱的水位，其下水位传感器的设置位厂心人的与一应高于中间水泵连接管口5cm，受在太阳能水箱内设缺水保护控制探汇补水泵间隔工作时间应能保证在定时供水开始前1～2小时左右或下午3～4时将恒温水箱补满。
并按季节及用水量变化分别设定，次数3～5次，时间间隔1～3小时。
全天候供水：
系统控制补水方式与定时供水基本相同，只是补水泵除受时间间隔控制外，还受恒温水箱水位控制，如果恒温水箱处于控制水位下限时，由补水泵②补水至正常水位止。
补水泵受预热水箱水位控制，不受时间控制。
太阳能系统：
宜采用温差强制循环方式工作，（略）。
热泵热水机：
热泵热水机工作受恒温水箱水温控制，无论是定时或24小时供水，在定时供水设定工作时间段或24小时供水任何时间。
当恒温水箱水温达不到设定温度要求时，机组及保温水循环泵工作，至水温达到设定使用温度时停止。
所有水泵、机组压缩机等均设有缺水保护（温差泵除外），机组压缩机设超温保护。
七、热泵热水机的安装设计
7.⒈安装位置不受地形条件限制,尽可能采用露天安装，安装位置应能承受其自身的重量〔运行重量基本等于技术参数表中所标设备重量〕；
7.2设备与周围墙体应有≥800mm的间距，以满足安装和维护要求；
7.3热泵热水机装于室内时，机体周围应保持有良好的通风功能；在墙壁上应设有≥热泵热水机总进风截面积的进风信道，同时还须在热泵热水机排风侧所对应的墙壁上设有排风口，确保冷风能全部排至室外：
每台风机设一个排风口时，其直径应大于风机直径10％以上。
也可将排风口设计为一个，其排风口的总面积应大于各风机排风面积之和的30％以上。
7.4在墙壁上开设进、排风口时，尽可能不在同一面墙上，如无法避免时，进、排风口应错位，严禁进风和排风产生循环现象，否则，将严重影响其热效率；〔见图1、图2〕
7.5热泵热水机安装在地面（或楼面）要做厚度≥150mm与机体底座面积相当的水泥（或钢支架）平台，以防雨水等液体浸入机组内，机体安装在强度能满足要求的混凝土层上时，可用两条16#工字钢或槽钢固定在混凝土层上做底座，其长度应大于机组宽度100㎜，两条工字钢或槽钢的中心距离应比机组长度尺寸少200㎜，工字钢或槽钢可用M8×60拉爆螺丝固定在混凝土层上。
不管安装在什幺位置,都要用100×100×δ40橡胶板四块垫在机组底座下减震，并用螺丝固定。
图1进风口和出风口不在同一墙壁安装示意图
图2进、排风在同一堵墙体时安装示意图
7.6热泵热水机无论采用哪种运行方式热泵热水机进水口侧应设置止回阀，防止水倒流使热泵热水机缺水进空气而影响工作。
7.7如水质达不到国家的生活用水标准，应在热泵热水机循环进水管处安装过滤器。
与储热水箱配套使用时，储热水箱上连接热泵热水机的下循环口的管接头开孔位置：
①管口顶部必须低于储热水箱的供水管口底部5㎝，以防止热泵热水机内的换热器缺水和水泵抽空，而使机组运转不正常和水泵损坏；②管口底部必须高于储热水箱的底部2㎝，以防止沉淀物流入热泵热水机换热器内影响传热性能。
7.8热泵热水机与储热水箱进行管路设计、安装时，管路上的弯头应尽可能减少，以免增加水阻，特别是循环水泵的出口侧弯头要少，最多不要超过4个。
7.9电气线路的设计
A.单台热泵热水机供电线路按下表选择。
热泵热水机型号
KRS-3
KRS-5
KRS-10
KRS-15
KRS-20
KRS-30
电源
380V/50Hz
电流（A）
9
11.7
23
31
46
62
配线
线径（mm2）
明线敷设
2.5
2.5
2.5
4
6
10
钢管敷设
2.5
2.5
6
6
16
25
塑料管敷设
2.5
2.5
6
10
25
35
B.多台热泵热水机供电线路按表一、表二选择。
常用多股塑料铜芯线安全载流量表一
载敷设
流方式
量
截面积
导线外径
明线敷设
钢管敷设
塑料管敷设
护套线
二芯
三、四芯
1.00mm2
4.4
18
10
10
11
10
1.5mm2
4.6
23
15
12
14
10
2.5mm2
5.0
30
20
17
18
16
4mm2
5.5
39
26
32
28
6mm2
6.2
50
34
30
10mm2
7.8
74
46
40
16mm2
8.8
95
60
52
25mm2
10.6
126
78
69
35mm2
11.8
156
95
85
50mm2
13.8
200
119
107
70mm2
17.3
247
150
135
95mm2
20.5
300
182
169
120mm2
346
212
197
150mm2
407
243
230
185mm2
468
电线穿管敷设于空气中载流量校正系数表二
穿管根数
校正系数
备注
2~4
0.80
电线穿管根数系指有负荷且发热的导线根数，中性线、保护线不计
5~8
0.60
9~12
0.50
12以上
0.45
C.线管与线槽的配线按下表选择：
线管配线
配线管
根径
数
线径
DN15
DN20
DN25
DN32
DN40
DN50
1mm2
4
7
12
30
46
80
1.5mm2
3
7
11
22
36
68
2.5mm2
3
7
12
19
30
56
4mm2
3
6
4
14
26
42
6mm2
2
4
4
12
18
32
10mm2
3
4
7
11
21
线槽配线
配线线槽
根规格
数
线径
25×40
40×60
40×80
50×100
60×125
70×150
6mm2
15
36
48
80
120
150
10mm2
6
16
22
42
54
88
16mm2
5
15
20
30
45
54
25mm2
4
12
16
20
26
45
36mm2
3
5
7
18
22
26
50mm2
3
8
12
14
18
22
70mm2
2
3
4
6
10
90mm2
3
4
5
7
D.电线穿管缚设于空气中时，导线在管内不许有接头，且穿管导线总面积不能超过管内截面积的40%；
E.安装电气控制线路时，导线必须进行分色，红、黄、兰为火线，零线为黑色，地线为黄绿双色线；
F.穿金属管的交流回路，应将同一回路的所有相线、中性线、保护线穿同一根管内。
7.10热泵热水机必须按国家标准进行接地保护。
7.11热泵热水机安装在楼顶（天面）时，如果属于多雷地区或其高度远远高于其它房屋时，必须安装避雷装置。
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