某医院热水系统设计方案比选教学教材.docx
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某医院热水系统设计方案比选教学教材
攀枝花某医院内科楼热水系统
设计方案比选
二〇二〇年四月十一日
第一章方案设计
一、本工程设计热水系统范围包括:
1、工程概况：
根据甲方提供的信息，本工程设计生活热水日用热水量50吨；
2、采用高效节能环保的空气能热泵热水机组加热、保温。
二、热水系统设计室外计算参数:
1、夏季室外计算干球温度:
32℃，夏季室外计算湿球温度:
28℃；
2、冬季室外计算干球温度:
10℃，冬季室外计算湿球温度:
6℃；
3、攀枝花地区气象参数：
全年平均气温---------------17.2℃；
冬季平均气温（1月）--------9.4℃；
4、攀枝花地区自来水年平均温度为10－20℃。
三、设计依据：
1.《给排水设计手册》中国建筑工业出版社，2002年第二版。
2.《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）
3.《建筑采暖卫生与煤气工程质量检验评定标准》GBJ302--88
4.《工业金属管道施工规范》GB50235-2010
5.《安装工程质量检验评定手册》1990年第一版。
6.《管道工程安装手册》1987年第一版。
四、热水系统设计说明：
热水系统的设计：
1、设计参数依据
《建筑小区给水排水工艺》第八章第一节<建筑小区热水用设备和用热水有关参数>，根据水温、卫生洁具完善程度、热水供应时间、气候条件和生活习惯等确定集中供应热水时热水用量。
2、方案数据分析
1、工程概况
（１）项目现状及参数：
根据甲方提供的数据，为贵方提供热水。
本方案须考虑产热水设备、贮水设备、自控电气系统、管道动力系统及其之间的管道连接。
（２）环境参数:
室外设计干球气温17℃，湿球温度14℃，平均水温16℃。
2、热水用量计算
（1）机组能力计算：
本工程提供热水50吨，按照制50吨热水所需热量为：
Q=CM△T=1Kcal/kg.℃*50T*1000Kg/T*（55-16）℃=1950000Kcal
选定主机能力应不小于：
1950000Kcal÷860Kcal/KW·h÷12h=188.95KW。
（2）设备选型配比：
由上式计算可知,为了达到热水用量设计要求,主机能力不应小于188.95KW,故选择5台RSJ-380/S-820热泵机组,总制热量为192.5KW，故满足设计要求。
（3）系统校核：
根据机组能力曲线，在冬季，按冬季室外计算干球温度:
10℃，冬季室外计算湿球温度:
6℃；当进水温度为15℃时，单台RSJ-380/S-820机组平均产水量约800L/小时，1台机组在每天工作15小时情况下，每天共产12吨热水，满足设计要求（机组每天最多工作时间不能超过18小时）。
在1台机组检修或出现临时故障时，可基本满足90%的正常热水供应。
在2台机组检修或出现临时故障时，可基本满足70%的正常热水供应。
五、热水系统运行说明：
1）热泵机组采用直热方式进行制取生活热水，采用循环制热水方式进行保温；
2）在环境温度高于6℃时单独开启恒温热泵热水机组能满足恒温要求，热泵制热运行时间12.5小时/天。
当环境温度低于6℃，需适当延长热泵制热运行时间，但不得超过18小时/天。
3）生活热水的温度可在50～60℃。
六、系统自动控制
A、热水机组、热水循环泵、和电辅热由主控板控制；
B、在循环保温时，循环管道上装有水流开关，当检测到水流信号正常后才启动主机正常工作。
高温直热循环系列
型号
RSJ-380/S-820
制热量
kW
38.5
额定功率
kW
8.7
额定电流
A
14.0
热水产量
m3/h
1.0
最大输入功率
kW
12.2
最大输入电流
A
19
电能规格
380V3N～50/60Hz
运行控制
可手动、自动开关机，有多重保护和故障报警功能
制冷剂种类
R22
制冷剂填充量
g
3700
出水温度
℃
（默认）56℃，48℃～60℃范围内可调
水侧换热器形式
钎焊式板式换热器（水压降100KPa）
进水管管径
mm
DN25（外螺纹）
出水管管径
mm
DN32（外螺纹）
循环水管管径
mm
DN32（外螺纹）
水系统最高承压
MPa
1.0
空气侧换热器形式
内螺纹铜管翅片式
室外风机功率*数量
W
600×1
室外风机出风方向
顶出风
机组宽度
mm
992
机组高度
mm
1750
机组深度
mm
893
机组重量
kg
285
运行噪音
dB（A）
60
注：
（1）以上数据的测试条件:
室外环境温度20℃DB/15℃WB，进水温度15℃，出水温度55℃；
（2）在低温地区使用时需要配备其他辅助加热器做为备用系统，同时可以保证低温情况下机组的出水量；北方冬季建议切换到锅炉等其他热能；
（3）若因产品改良而发生规格改变，则以铭牌参数为准。
机组性能曲线
第二章系统清单
序号
项目名称
规格型号
数量
单位
单价
总价
备注
（元）
（元）
1
主机部分
热泵热水机
RSJ-380/S-820
5
台
美国谷轮压缩机
2
不锈钢保温水箱
配套
15吨
2
台
304不锈钢内胆，圆形
配套
10吨
2
台
304不锈钢内胆，圆形
3
电器部分
控制系统
1
套
智能控制
4
热水循环泵
PH-123E
2
台
德国威乐
5
热水增压泵
PUN-600E
2
台
德国威乐
6
泵控器
2
台
朗能
7
信号线、电源线
1
项
国标
8
管件部分
管道、管件及辅材
1
项
国标
9
管道保温材料
橡塑材料
1
项
国标
10
运输/吊装费
1
项
11
安装费
1
项
12
合计
大写:
13
优惠合计
说明
1、主机和以上所有设备基础由甲方负责；
2、所需合格水/电合格接口需送至指定位置；
3、以上清单不含室内管道及相关部分；
4、不锈钢保温水箱内置可调节水位使用；
第三章空气能热水机与其它方式运行对比表
一、运行成本对比表
总需热量（Kcal）
Q=CMΔT=1000Kcal/（T*K）*50T*（55-16）K=1950000Kcal
供热方式
热泵机组
太阳能
燃气热水炉
燃油热水炉
电热热水炉
使用能源
电
太阳能+电
液化气
轻柴油
电
能源燃烧值
860Kcal/度
860Kcal/度
24000Kcal/m3
10200Kcal/Kg
860Kcal/度
热效率
450%
95%
80%
70%
95%
燃料单价
1.0元/度
1.0元/度
12.00元/m3
5.40元/Kg
1.0元/度
每月燃料总价（元）
15116
17901
37500
44244
71603
每年燃料总价（元）
181395
214810
450000
530924
859241
安全性能
安全可靠
有漏电、火灾、
爆炸等安全隐患
有漏气、火
灾、爆炸等
安全隐患
有漏油、火灾、
爆炸等安全隐
患
电热管易老化、
有漏电隐患
噪音
小
大
中
大
小
环境影响状况
环保、无任何
污染
污染严重，一些
城市禁止使用
有燃烧气体排放
污染严重，一些
城市已禁止使用
无任何污染
不同方式
优越性
占地面积小室
外安装、无需
专用机房全自
动控制无人值
守安全
攀枝花气候太阳能
全年约90天需辅
助加热。
如太阳
能＋锅炉投资大，
最需要大量用热
水的时候太阳能
起不了作用，太
阳能占地面积大。
专用锅炉房、需
锅炉工人、年检
审批。
若不采用电
辅助加热，则供水
在阴雨天不能正常
提供热水。
专用燃气炉房需
燃气炉工人年检
审批
专用锅炉房需锅
炉工人年检审批
自动控制
无人值守
使用各种
能源每年
的费用
1．热泵热水机组每年比太阳能加电节约
（214810－181395）元＝33415元/年；
2．热泵热水机组每年比燃气热水炉节约
（450000－181395）元＝268605元/年；
3．热泵热水机组每年比燃油热水炉节约
（530924－181395）元＝349529元/年；
4．热泵热水机组每年比电热热水炉节约
（859241－181395）元＝677846元/年。
结论
采用热泵机组制备热水环保节能、安全可靠。
第四章空气能热泵热水机组介绍
强势推出全面替代传统供热水系统：
空气能热泵中央热水机组（空气能热泵）
●该产品经过三年的研制，并通过了ISO9001质量体系认证、ISO14001环境管理体系认证、OHSA18001职业健康安全认证及中国3C认证。
反复试用现正式进入市场，欧洲、美国、日本等发达国家已广泛使用。
●空气能热泵热水机组每度电的热效比是传统的4.6倍，同样的1吨60度的热水只需6-9元/人民币，相比太阳能+电节省20%以上，气节约60%以上，电锅炉70%以上，太阳能产品必需采用两套系统，一年约90天的阴雨天的费用比使用空气能热泵热水机组的全年费用还要高。
●该设备采用直热系统，开机立即可出热水，可根据要求随意设定出水温度（40℃-60℃）且不影响能效比，机组体积小安装简便，放置于室外，无需设专用机房，外型美观，可模块组合随意匹配，任意一个主机都可单独使用，保证24小时不间断使用热水。
●设备采用循环加热保温系统，对水箱进行保温，使水箱水温保持高温状态。
●原装进口美国高效谷轮涡旋压缩机，具有完整报关手续（附报关单）。
●板式换热器选用国际知名品牌“丹佛斯”。
●直热式热泵采用的电子调节水阀，选用日本原装进口产品，具有完整报关手续。
●机组配置了漏电保护、缺水保护、高低压、防冻、排气温度保护，过载保护，欠相逆相等多重安全保护装置，确保机组运行安全。
该机投资见效快，节约显著，省去烦琐的年检审批手续。
一、空气能热泵技术
热泵热水器是一种新型热水和供暖热泵产品，可全面替代锅炉的供暖设备和热水装置。
与传统太阳能相比，热泵热水器不仅可吸收空气中的热量，还可吸收太阳能。
热泵热水器通过制冷剂温差吸热和压缩机压缩制热后，与水换热，大大提高热效率，充分利用了新能能，是将电热水器和太阳能热水器的各自优点完美结合于一体的新型热水器。
目前，热泵热水器有空气能热泵热水器、水能热泵和太阳能型三种，是开拓和利用新能能最好的设备之一。
空气能热泵是当今世界上最先进的产品之一，该产品以制冷剂为媒介，制冷剂在风机盘管中吸收空气中的能量，再经压缩机压缩制热后，通过换热装置将热量传递给水，来制取热水，热水通过水循环系统送入用户散热器进行采暖或直接用于热水供应。
二、空气能热泵的发展
空气能热泵技术从1924年发明到现在，在很长一段时间里面临没有被人类充分地认识和运用。
供暖还是利用传统的燃气，或者电热这样一个传统的方法，因为它比较简单，比较直接。
但到20世纪60年代，世界能能危机以后才给予充分的重视，世界经济持续发展，要给子孙后代留下能能、能量资能，一定要注意能能的节约和合理的使用。
所以世界各国纷纷加大了研发力度，推广热泵技术，所以目前热泵技术已经比较广泛地使用。
三、热泵产品属于太阳能产品的区别
从工作原理上讲，不属于传统太阳能产品。
热泵产品与常规太阳能产品区别较大，常用太阳能产品利用水为介质，必须依靠太阳光的直射或辐射才能达到供热效果，而该产品，利用制冷剂吸收空气中热能和太阳辐射能，并通过压缩机压缩制热后与水交换热量来达到供热效果，因此产品与空调原理相同。
四、热泵与太阳能产品相比的优点
1、适用范围广，产品适用温度范围在-15℃-43℃，并且一年四季全天候使用，不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响，都可正常使用。
2、可连续加热，与传统太阳能储水式相比，热泵产品可连续加热，持续不断供热水，满足用户需求。
3、运行成本低：
与常规太阳能相比，在春、夏、秋、冬季阳光较好时，运行费用高于太阳能，但在阴雨天和夜晚，热效率远远高于太阳能的电辅助加热。
全年平均下来，常规太阳能辅助系统全年耗能比产品全年总耗能还要高也很多。
4、安装方便：
空气能热泵占地空间很小，外形与空调室外机相似，可直接与保温水箱或供暖管网连接，适合于大中城市的高层建筑，对于大型中央供热问题，产品是最好的选择。
五、热泵产品与锅炉相比的优点
1、热效率高：
产品热效率全年平均在300%以上，而锅炉的热效率不会超过100%。
2、运行费用低：
与燃油，燃气锅炉比，全年平均可节70%的能能，加上电价的走低和燃料价格的上涨，运行费用的优点日益突出。
3、环保：
热泵产品无任何燃烧排放物，制冷剂选用了环保制冷剂R22。
4、运行安全，无需值守：
与燃料锅炉相比，运行绝对安全，而且全自动制，无需人员值守。
第五章空气能中央热水机工作原理
一、基本原理：
逆卡诺原理
空气能热泵中央热水机组是根据卡诺原理开发生产。
卡诺原理就是空调的通过压缩机压缩空气产生低温的原理。
逆卡诺原理就是将空调压缩空气的原理反过来而产生高温的一个原理。
二、工作原理图
Ⅰ原理图说明
空气能热泵中央热水机组是一种采用蒸汽压缩式热泵原理的热水制取装置，位于室外侧蒸发器（热量收集器）中的制冷剂通过热交换吸收空气中的热量而发生气化，压缩机将由蒸发器来的气态制冷剂输送到冷凝器中，通过冷凝器（板式换热器或其它结构的换热器）将热量传递给水，被加热的水可作为生活热水或其它用途。
Ⅱ主机
1、压缩机是采用美国原装进口的谷轮机，使用寿命为4万小时以上；若每天不停运转12小时约11年以上。
2、空气进入压缩机前的压力是2.5-5.5KG/C㎡，从压缩机出来的压力是19KG/C㎡。
3、压缩后的管内传媒可产生110℃的高温。
4、水管截面是1C㎡的升高10米所产生的压力是1KG。
5、制冷剂（HFC）又称氟利昂，目前有8-9种。
Ⅲ水箱
1、工作原理：
当水箱内的水量低于控制线时浮球阀下降，主机启动，使机组运转，进行生产热水。
2、价格：
不锈钢板的价格由厚度决定价格
3、保温材料：
保温材料采用聚安脂发泡，为所有保温材料中最好的材料。
4、水箱材料：
内外层使用不锈钢。
a.内箱：
1.0mm304食用级别不锈钢板；
b.保温层：
为确保冬季气温极低时水箱仍有很好的保温效果，公司热水工程选择70mm厚聚氨脂发泡；
c.外护层；外箱0.6mm201不锈钢板；
5、水温：
国家标准生活用热水：
60-65℃
洗澡用水：
40-42℃
桑拿用水：
38-40℃
6、保温水箱温度一天下降约2-5℃
三、工作示意图
空气能热泵中央热水机组是用常水直接生产出40-60℃热水,比同行循环式空气能热泵热水机组节能30%以上。
而循环式的空气能热泵热水机组水箱底部需加多一台抽水泵，此抽水泵的功率为最低0.35千瓦。
同时循环式不断补充冷水进水箱，通过探头检测水温，当水温达不到要求时就通过水泵把水抽出循环加热。
所以浪费电严重。
而水温探头又增加了水泵的成本。
第六章空气能中央热水机特点
1、结构先进：
空气能中央热水机组具有高效节能、安全环保不受环境温度影响等功能及运行成本低、全电脑控制、自动保护等特点。
是取代污染环境、噪音大、耗能高、有危险、寿命短和操作人员多的煤锅炉、煤气锅炉、燃油锅炉的最新替代产品，与传统电锅炉加热等供热方式相比节电70%以上。
2、环保安全：
它顺应了新世纪环保、节能的潮流，机组配置了高低压、防冻、油温保护、过载保护欠相逆相等多重安全保护装置。
机组采用世界名牌涡旋压缩机，运转平稳可靠，噪音小。
3、能效比高：
空气能中央热水机组由于采用直接进冷水加热成热水的方式，在出水温度很高的情况下同样能够保证很高的能效比。
4、经久耐用：
空气能中央热水机组采用直接补充冷水进机组的供水方式，因此可降低整个系统的蒸发温度、冷凝压力，这样可以延长压缩机使用寿命。
5、出水温度高：
空气能中央热水机组出水温度最高可达到70℃，因此较小的储热水箱可储存更多的热量。
同时在冬天气温低，热损失大的情况下，同样能保证洗浴水温的要求。
6、水温恒定：
采用直接进冷水就出热水的加热方式，不需要主机与水箱之间的循环水泵，减少水泵的耗电量。
采用先进的冷水进热水出的方式：
这样冷水经过机组出来就是60℃或70℃的热水直接到水箱，因此可以保证在集中大量用水时，水温不会下降。
同时通过液位控制，在用水时就可立即补充热水。
7、整机智能化：
中央热水机组采用高度集成化电脑板控制，整机运行平稳可靠。
同时采用的是智能化霜（而如果采用电发热管化霜，这种技术比较落后，其弊端有①耗电量增大；②易发生漏电）。
8、集中控制系统：
先进的集中控制系统，可以对热泵、锅炉、太阳能等各个系统集中控制，完全实现智能化管理。
第七章空气能热泵中央热水机的优势分析
1、节能效果突出，投资回收期短
使用空气能中央热水机组集中供热系统能最大限度为用户的热水系统节省营运成本，对比其他传统供热方式，短时间内即可收回初期投资。
2、使用寿命长，运行费用低
热泵热水机组是根据逆卡诺原理开发生产的，利用管路中制冷剂较低的蒸发温度，从空气当中吸收热量，通过压缩机做功将热量传导到换热器加热冷水。
中央热水机组在此基础上更经过优化设计，实现了更高的能效比。
能效比越高就越省电，可以为用户带来更高的利润空间；为用户供热的节能降耗提供了捷径。
3、不受环境影响，一年四季可用
与太阳能相比，使用空气能中央热水机组不受环境天气影响，在阴雨天均能正常运行，并保证热水的供应。
4、运行安全，无人操作
产品结构紧凑，工程量少，占地面积小。
安装简便，不需设专用机房。
智能化管理，可实现全机系统自动化运行，不需专人值守。
5、环保型产品，无任何污染
空气能中央热水机组结构先进，采用高效HCFC制冷剂，安全可靠，不存在污染、易爆、中毒等危险。
是生产生活用热水、商业用水，投资小运行费用最低，节能最明显的制热设备。
6、模块化设计，安装方便
模块式安装，便于增添设备，产品采用多台机组并联的安装模式，当用户用水量增大时，可随时增添设备。
第八章工程施工方案
一、工程内容
1、主要包括：
材料采购、管线连接、主机与保温水箱的连接安装、控制接线及系统调试。
2、所需施工程序：
人力组织、机具进场、会审图纸及技术交底、材料采购进场、底架制作、管路保温、控制线敷设、试机调试、运行。
二、工程项目内容及承包范围
1、热水机组的安装调试；
2、保温水箱的安装及与主机的联接；
3、主机电能线的联接，及控制回路安装。
（用户将主机电能放到我方指定位置）。
4、主机进水管的联接；（用户将主机进水管接到指定位置）
5、保温水箱出水接口的安装
6、空气能热水机组安装
三、设备开箱检查
1、根据设备装箱清单说明书核对规格，型号是否符合设计要求
2、确认主体，零部件无缺损和锈蚀
3、主机底架制作采用10#或8#国标槽钢，使用时应将材料矫正、平直。
切口处不应有毛刺。
制作好的支架应牢固、平正，尺寸准确。
外层刷防锈漆3遍。
主机底架放置在混凝土基础上的预埋件上时，应采用焊接固定。
主机底架放置在混凝土基础上时，可上人面层宜采用膨胀螺栓固定。
四、空气能热水机组安装时，应符合下列规定：
主机位置应充分考虑如下因素，并符合空气能热水机组摆放要求：
1、主机和支架螺栓连接，连接螺栓采用10号镀锌连接螺栓
2、主机与支架之间加20MM厚的减震胶皮。
五、系统调试
空气能中央热水机组安装完毕，运转调试前应会同使用单位进行全面检查，全面符合设计，施工及验收规范和工程质量检验评定的标准后，才能进行调试。
且电能到位，现场清理干净。
系统调试是空气能中央热水机组安装的最后一道工序，是能否保证空气能中央热水机组正常运转的最终保证，系统调试必须严格按照厂家对调试的要求进行。
准备工作如下：
1、调试现场条件具备，包括正式供电正常，电压在正常范围之内、管路、控制线路连接正常无误。
2、调试人员具备节能先锋空气能热泵热水机系统的调试必须由经过广东厂家专业培训并考核合格的工程师进行操作。
3、调试工具具备：
真空泵电子流量加氟器双头压力表电气检测工具等。
4、系统通电试运转：
目的是对空气能中央热水机组系统的运行状态进行初始状态测试，将空气能中央热水机组系统调试到正常的运转状态，保证系统的正常使用。
注意事项
1、通电试运转时，必须保证电能供给的正常，尤其确认零线的通断。
2、参考厂家的技术资料，对控制系统进行初始设置。
3、检测系统试运转的各项电气参数以及制冷系统的运行参数。
4、仔细填写调试报告，并由现场操作工程师和用户方代表进行确认。
六、质量进度、安全、保障措施
✧质量目标
本工程质量目标为优良，达到市优质工程的水平。
✧质量控制原则
以施工及验收规范、工程质量验评标准等为依据，督促各施工单位全面实现工程项目合同约定的质量目标。
对工程项目施工全过程实施质量控制，以质量预控为重点。
对工程的人员物料等因素进行全面的质量控制，监督质量体系落实到位。
严格执行有关材料试验制度和设备检测制度。
坚持不合格的建筑材料、构配件和设备不进场，更不准在工程上使用。
坚持本工序质量不合格或未进行验收确认，下一道工序不得施工。
✧质量控制具体措施
严格按照行业标准及ISO9001贯标标准进行质量控制。
公司实行质量监督机制，在工程实施的不同阶段，进行质量检查工作，本着谁检查谁负责的原则，具体如下：
1、确实将质量责任落实到每个参与者身上。
2、项目经理、现场工程师和各施工队长对施工质量负责，应严格按照质量标准组织现场施工。
3、严格材料和各工序报验制度，施工材料和各道工序应由资料员及时上报监理工程师，经检验合格后，方可进行施工。
4、施工现场高质量监督员，每日对每道工序进行检查，发现不合格处尽快处理。
5、竣工验收前，由现场工程师组织对工程质量进行自检，并做好自检记录，对自检过程中发现的问题，工程队应及时予以处理。
6、工程验收时，公司组织对各项指标进行测试，根据测试结果评出质量等级。
✧安全文明施工保障措施
为加强施工现场的安全管理工作，确保建设工程的顺利进行，依据国家有关规定及工程的具体特点，我们制定如下安全保证措施。
1、场必须按照“谁施工谁负责”的原则，由项目经理指定安全经理及专职安全员负责安全管理工作，负责现场巡护。
2、严禁在施工现场赌博、酗酒、打架斗殴，坚决制止吸烟，严禁倒卖施工原材料、严禁倒换施工工具。
3、遵守劳动法，严禁使用不到十六周岁的童工、电工、焊工、油漆工以及与电动工具有关的工种不经培训不准上岗。
4、电工、焊工从事电气设备安装和电气焊切割、焊接作业时，要有操作证、用工证。
操作前要清除现场附近易燃物，配套看守人员和灭火工具，非电工不准乱拉电线和维修电器设备。
5、施工材料的存放、保管应符合防火安全要求，并应使用非燃性材料支搭，易燃易爆物品，应选择储存地点分类单独存放，保持通风，不准在施工现场以及存储库房内调配油漆等易燃物。
6、施工现场从事电焊等作业设施时，作业间距不应少于五米，电、气
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