空气能设计方案模板10吨13匹.docx

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空气能设计方案模板10吨13匹

热泵热水系统

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一、××××有限公司简介

二、产品介绍

1、热泵热水机组构造及原理

人们所熟悉的“泵”是一种机械设备，通过机械做功把物体或能量从低位搬运至高位。

对比：

“水泵”是把“水”从低处提升到高处的水利机械，“热泵”是把“热”从某处搬运至另一处的设备。

热泵热水系统由热泵热水机组和储热装置组成。

热泵热水机组采用电能驱动，运行时通过工质吸收环境中的热能，再经压缩机压缩升温后与水换热，从而提高水温。

换热后的工质再经过膨胀节流，经热交换器不间断地吸热和放热，使水温逐步升高，最高可达到60℃以上，符合国际热水输出标准55℃-60℃的要求。

所获得55℃以上的热水将存放于保温储热水箱中，供用户随时使用。

基本运行原理为：

◆压缩机从蒸发器中吸入低温低压气体制冷剂，在压缩机内部压缩成高温高压的气体制冷剂；

◆高温高压进气体入冷凝器与水交换热量，在冷凝器中被冷却成过冷的高压液体制冷剂，水吸收制冷剂的热量后温度不断升高；

◆高压液态制冷剂经过节流器节流降压后，变成低温低压的气液两相混合体，在蒸发器中通过风扇的作用下，吸收空气中的热量蒸发成气体；

◆然后再次被压缩机吸入压缩，如此循环，从而不断地制取热水。

“热泵”区别于“烧煤气”、“电加热管”、“燃油锅炉”的是：

“烧煤气”、“电加热管”、“燃油锅炉”是能量转换设备。

受能量守恒转换定律影响，效率永远不可能达到100%。

“热泵”是能量搬运设备，不受能量转换定律影响。

效率可以超过100%，热泵一年的平均效率可高达460%。

Q3=Q1+Q2

2、热泵机组独特优点

★安全可靠

热泵中央热水系统是使用电力并间接利用电力驱动加热的淋浴装置。

因为不使用电力直接加热，电流和淋浴用水完全隔离，安全系数进一步提高。

热水器热能来自空气、太阳。

因此，它没有电热水器、燃气热水器使用中存在的易触电、易燃、易爆、易中毒等安全问题，是当今较安全可靠的热水供给设备。

★高效省电

热泵中央热水系统从空气中获得大量免费热能，所消耗电能仅仅是压缩机用于搬运空气阳光能源时所需的能量，因此制造相同的热水量，它的用电量仅仅是传统电热水器的四分之一，可为用户节省大笔的用电费用。

★绿色环保

热泵中央热水系统采用太阳能、空气热能和电能三种干净能源，没有了使用油、煤、气等矿物燃料所造成的环境污染。

它在工作过程中没有排放有害气体，用户即使在密闭的空间里沐浴，也无须担心人体健康方面的问题。

★全天候使用

热泵中央热水系统不仅吸收太阳能，还能从空气中获得能量。

因此，它不受阴、雨、雪天等恶劣天气的影响，一天24小时全天候使用，填补了一般太阳能热水器受天气环境影响而不能保证一年三百六十五天随时供热水的缺陷，中央热水系统装有精确的水温控制系统，保证热水在使用过程中持续恒定水温。

★长久耐用

热泵中央热水系统使用的压缩机、四通阀等主要部件采用世界名厂生产的优质产品，外壳采用喷涂或者不锈钢，从而保证了产品质量，其使用寿命长达十几年以上，远远高于其它类型的热水器使用年限。

★安装简便

热泵中央热水器安装极其简便，且不受环境限制，可安装于车库、房顶、地下室等地方，无需专人看管，不需设置专用机房

三、工程概况

1、工程概况：

该项目为贞丰中学中央供热水工程

2、用水方式：

该用水方式为全天候24小时随时有热水供应，

3、用水量

设计每天用55℃热水量25吨。

冷水进水温度为10℃，机组出水温度55℃，全天候供水；

4、气候条件

贞丰位于贵州，冬季气温按平均6℃设计。

采用空气源热泵提供生活热水，结合楼层结构及提供可安装位置，热水系统设备安装在屋面。

四、设计思路分析

综合考虑学校的规模、建筑结构安装位置及参考其他热水工程形式。

本工程考虑用热泵热水机组制热水。

几种制热设备制热水性能功效对比分析：

a）节能性：

热泵与太阳能都能吸收空气中的热量属于节能产品，相对于电锅炉大大节省电能。

b）安全性：

热泵加热部件与水完全分离安全可靠；太阳能一般不启动电加热，所以启用电加热的时间也相对较少，也是属于较安全产品；电锅炉是完全启用电能加热的制热水产品，且发热管长时间与水接触加热较易产生漏电安全隐患。

c）环保：

热泵、太阳能与电锅炉都是使用洁净能源—电能，所以都符合环保规定。

d）安装占地要求：

热泵安装占用面积小，一般只须几平方面积即可，对安装位置无严格要求，可安装于任意指定可安装位置，无须专用机房；太阳能安装必须在楼顶天面，且需占用一定位置；电锅炉安装须设置专用机房。

e）操作实用性及维护：

热泵主机采用智能人性化电脑板控制，一次设定后可即可全天候自动运转。

且主机部分无直接强电流、高电压的直接控制，操作安全可靠，故障率低，无须专人维护；太阳能系统控制可能配合部分机械控制部件，因主机全年对强电流、高电压（直接用电加热时）工作时间少，操作相对也教安全可靠，故障率也较低，定期维护即可；电锅炉运行电流大、电压高，对电网冲击大。

电控部件采用机械控制多，故障维修率较高，一般须专人维护。

f）初投资及运行回收周期：

热泵和太阳能相对与电锅炉初投资略高。

但热泵可针对工厂热水工程分期投资和针对房间率对主机系统部分运行，节省运行费用。

运行费用低，一般一到两年即可回收成本；太阳能也可实现分期投资，运行费用低，一般一到两年也可回收成本；电锅炉分期投资需对机房进行改造，改造费用高，运行费用高，回收期约在五年左右。

g）运行附加值：

热泵运行是吸收空气中的热源，制热水的同时能产生冷气。

该冷气如果接风管可对工厂及办公室等大空间夏季降温，减少夏季空调运行负荷。

装在车库等其他位置时能除湿降温作用；太阳能装在楼顶可对顶层房间起隔热作用，减少顶层隔热层面积负荷，减少顶层房间空调运行负荷；而电锅炉是直接采用电能对水加热无附值利用。

h）综合上述分析：

我们采用空气能科技有限公司生产的热泵工程热水机组制取热水。

热泵热水机节能、安全、运行费用低、操作实用、附加值高、回收周期快。

五、系统方案设计

1、设计方案主要考虑的几个问题

（1）空气能热泵热水系统热水供应的可靠性。

（2）机组安装的位置通风效果一定要良好。

（3）水箱安装的位置承重要求是否符合。

（4）按照实际用水要求进行配水，保证最大用水量时的用水需求。

（5）空气能热水系统的控制柜安装位置一定要方便操作和维修。

（6）空气能热泵热水系统运行方式的合理性、先进性、可靠性。

（7）控制系统的全自动化、智能化、先进性、低温工况运行可靠性。

（8）空气能热泵热水系统的布局与摆放与建筑物的协调性，日常维护检修方便性等。

（9）在保证工程品质的前提下，尽可能降低工程造价，提高工程的性价比。

（10）考虑系统冬季防冻、夏季高温、防雷、防台风、平时防污染等安全问题。

2、设计依据

*《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002

*《屋面工程技术规范》GB50345-2012

*《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》GB/T21362-2008

*《制冷和供热用机械制冷系统安全要求》GB9237-2001

*《容积式冷水（热泵）机组》JB/T4329-1997

*《容积式和离心式冷水（热泵）机组安全要求》JB8654-1997

*《建筑给水排水设计规范》（2009年版）GB50015-2003

*《冷热水聚丙烯管道系统》GB/T18742-1～3-2002

*《建筑给水钢塑复合管管道工程技术规范》CECS125：

2001

*《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-2008

*《建筑结构载荷规范》GB50009-2001

*《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010

*《建筑物抗震加固技术规程》JGJ/T16-98

*《钢结构设计规范》GB50017-2003

*《设备及管道绝热技术通则》GB4272-2008

*《低压配电设计规范》GB50054-2011

*用户要求

3、方案设计

3.1所需热量计算

Ø基本参数

1L水温升1℃需要1kcal热量，1kW·h=860kcal

Ø日用热水能耗计算

自来水平均温度10℃，热水要求温度55℃。

Q＝M×C×（55-10）℃

C为水的比热容，单位为kcal/（kg·℃），此处C=1kcal/（kg·℃）

M为日用热水量，单位为L

用水点

用水量（t）

需热量（kcal）

学校

10

450000

3.2设备基本参数

型号

指标

10II

（3匹）

18II

（5匹）

22II

（7匹）

36II

（10匹）

额定制热水量

220L/h

400L/h

520L/h

800L/h

额定制热量

10.5kW

18.5kW

22kW

36kW

额定功率

2.6kW

4.5kW

5.8kW

9kW

额定电流

4.5A

8A

11A

14.6A

最大功率

3.7kW

6.5kW

8.5kW

13kW

最大电流

7A

12A

16A

21A

额定水温

55℃

55℃

55℃

55℃

最高水温

60℃

60℃

60℃

60℃

电源

380V～3N/50Hz

380V～3N/50Hz

380V～3N/50Hz

380V～3N/50Hz

防触电等级

I类

I类

I类

I类

防护等级

IPX4

IPX4

IPX4

IPX4

排气侧工作过压

≤3.0MPa

≤3.0MPa

≤3.0MPa

≤3.0MPa

吸气侧工作欠压

≤0.8MPa

≤0.8MPa

≤0.8MPa

≤0.8MPa

主机质量

100kg

147kg

180kg

260kg

外形

尺寸

长

710mm

810mm

810mm

1570mm

宽

710mm

810mm

810mm

820mm

高

850mm

1050mm

1350mm

1170mm

主机接管尺寸

DN25

DN25

DN25

DN40

自来水压力

≤0.8MPa

≤0.8MPa

≤0.8MPa

≤0.8MPa

接地要求

≤1Ω

≤1Ω

≤1Ω

≤1Ω

噪音

≤65dB（A）

≤65dB（A）

≤65dB（A）

≤68dB（A）

注：

本技术参数是在工况:

室外干球温度20℃，进水温度为15℃，出水温度为55℃下测得。

说明：

a、本表的技术参数是在工况:

室外干球温度20℃，湿球温度15℃下,进水温度为15℃，出水温度为55℃下测得。

b、本公司保留因提高产品性能而变更产品设计，恕不预先通知的权利。

c、实际使用过程中，应考虑机组安装后系统管路、水泵、阀门、污垢等损失约6%的热量。

d、所购机组性能参数如与本表不符，应以所购机组机身上的铭牌为准。

3.3机组选型

空气源热泵热水器特性，高温条件下效率高，低温条件下效率低。

因此机组配置应满足冬季最低环境温度条件下热水供应，其它季节便能轻松满足需求。

机组选型计算

根据热水需求量及承重情况设计采用KFXRS-36II机组进行加热。

标况下，KFXRS-36II的额定制热量为36kW，在冬季6℃时KFXRS-36II机组的制热量为25kW，在标况下加热时间以12小时计算。

1080000kcal÷860kcal/kW.h÷36kW÷12h≈3.0

经计算：

选用2台KFXRS-36II机组作为热水加热设备。

标准工况条件下，实际每天加热时间：

1080000kcal÷860kcal/kW.h÷36kW÷3台=11.6h

冬季低温6℃条件下，实际每天加热时间：

1080000kcal÷860kcal/kW.h÷25kW÷3台=16.7h

因此，选用2台KFXRS-36II机组作为加热设备。

机组选型如下：

机型

数量

保温水箱

KFXRS-36II

2台

1个10m3圆形水箱

4、机组及系统各主要部件

Ø

压缩机

采用高温工况专用压缩机，寿命更长

*采用国际品牌高温工况专用压缩机，能效比更高；

*更能适应在高温高压下运行，有效增加机组使用寿命；

*能在长时间恶劣的工况下保证强劲的制热。

Ø

换热器

高效罐换热器是采用国际上最先进技术的外翅片内螺纹铜管盘绕成螺旋状并置于内外罐体中：

结构紧凑、体积小、水阻力小、换热效率高，内罐可作导流和储液双功能，且水路进口在整个水路的最底部，便于排水、排污和防冻裂，最适合热泵机组作制冷剂/水或者其它介质的热交换器使用。

Ø

蒸发器

*蓝膜亲水麻点铝箔波纹型蒸发器，不形成

冷凝水残留，吸热更强，提高化霜效率

*波纹型翅片与平片等普通翅片相比，吸热能力更强；

*翅片的波纹型导槽结构容易使冷凝水形成较大水滴，

加速冷凝水的排出，提高化霜效率；

*采用高效内螺纹铜管，吸热效率更高。

Ø电子膨胀阀

节流采用电子膨胀阀，通过脉冲信号输入，步进电机执行调节，更加精确调节制冷剂流量和压力，便于更加充分蒸发，吸收空气中更多热量。

Ø机组除霜说明

采用智能除霜，根据不同工况下结霜对系统的影响，通过大量数据分析，研发出全新适时智能化霜模式，机组能智能判断蒸发器上的结霜情况并作出相应化霜处理。

Ø控制面板

热泵主机的主控制板上可实时显示水箱温度、水箱水位等，并且可以直接点检、查询机组的运行状态，具备自检功能，自动显示故障代码，方便查找原因。

水箱水温、水位自

由设定，微电脑自动控制，准确按需调节所需的热水温度。

Ø机组安全保护

具有相序保护、漏电保护、压缩机过电流保护器、系统压缩机排气压力过高、吸气压力过低保护、压缩机排气温度过高保护；内部过载、过热、内置式停电瞬间启动自动延时

保护装置等。

以上各种保护功能均能通过手动复位，并储存和显示故障报警信息。

Ø机组运行工况

热泵运行温度宽广（-5℃—43℃），在恶劣的工况下也能正常运行。

Ø机组外形结构

热泵主机外结构为喷涂板或者不锈钢；整机防触电保护等级为Ⅰ类，防水等级为IPX4；

钣金经过先进的工艺处理，刚性（强度）达标、外形美观，并有良好的防腐性能，更耐

用。

Ø水温、水位、水箱水温自由设定，微电脑自动控制，准确按需调节出水温度。

Ø保温水箱

保温水箱为圆形，根据楼面载荷情况，须做承重基础放置水箱。

参照国家相关保温规范

及热水系统标准规范，内胆采用SUS304食用级别不锈钢板制作，保温层采用聚氨酯整

体发泡，外壳采用不锈钢制作。

水箱预置有水温传感器口、水位口、出水口、排污口、

循环口、连通口等，除水温传感器口、水位口外均安装阀门，以便维护。

Ø循环泵

根据实际需要，水泵的选取本着在满足流量及扬程的情况下，尽量选取一些小功率的水

泵（流量及扬程按机组的进出水循环口处粘贴的【水泵选用提示】标牌内容参照执行）。

Ø

系统管路

热泵机组循环管采用PPR（2.0MPa）管或国标镀锌管，采用优质橡塑保温材料外包铝皮进行保温处理或采用外PVC-U；内PP-R，内管与外管间灌注聚胺酯料用作保温层的发泡保温管。

六、热水系统特点及控制系统介绍

1、系统供水特点

按照全天候用水特点及用水需求分析结果，须综合考虑热泵热水机组加热缓慢及其制热量随季节气温变化的特点，尤其在日照不足或阴雨天情况下，热泵热水机组必须能保证有足够的时间制备所需热水。

根据用水需求和特点，为了减少加热能耗，满足全天候供应热水要求，我公司技术人员经精心设计、性价比较，特推荐“万家乐”牌热泵中央热水系统，具体如下：

（1）为了解决全天候供水问题，结合热泵机组各自加热的特点，系统采用循环加热的方式，储热水箱的水温未达到设定温度时，热泵机组自动根据预置的设定参数随时对其进行加热，确保恒温供水温度相对恒定。

（2）本设计方案综合考虑了当地气候特征及供水特点等因素的基础上进行优化设计。

当环境温度较高情况下，机组可互为备用，即使有一台故障情况下，也不会影响供水。

在冬季低温工况下，系统机组同时运行，即使在有故障情况下，单机也可通过适当延长运行时间的方法，实现安全可靠供水的目的，并且在供水期间机组仍可进行工作，实现经济运行。

（3）系统的补冷水量及时间、供热水时间、供水量、机组定时、定温加热和循环加热的时间及温度均可以根据不同季节的用热水需求进行适当的调整，亦可调整机组运行的台数以适应不同的用热水需求和机组的维护保养，延长设备使用寿命。

2、系统控制

（1）空气源热泵加热控制

空气源热泵机组受水箱水温、水位控制。

当水箱内的水温未达到设定温度，热泵机组就通过设在水箱下部的测温探头所测得的温度来进行加热，热泵机组循环泵开启工作，储热水箱或恒温水箱的水在热泵机组之间反复循环加热，直至水温达到设定的使用温度时循环停止，空气热泵机组和循环泵也停止工作。

如此反复，以确保任何气候条件下储热水箱中的水在各供水时段开始供水前或供水期间的水温恒定，即使因回水及其它热损等原因导致水温下降，也能及时得到补充加热，确保供水温度相对恒定。

本设计方案，经过认真计算，热泵加热系统即使在阴雨、冬季最不利工况下，也能完全满足供水需求。

（2）供、回水控制

热水供水系统可满足各个用水口热水供应，保证洗浴时水量充足，可自动实现连续供水。

同时为保证各个用水点供水的温度（即开水龙头出热水），系统还配套设置1套定温回水装置，在供水管路中最不利点水温低于设定温度，比如40℃（可根据实际情况设定回差）时，先后打开回水电磁阀和回水增压泵（即供水增压泵），把管内的低温水顶回到水箱，以保证打开水龙头就出热水，当测得回水管内的水温达到设定温度时，回水电磁阀和回水增压泵先后停止运行。

（3）冷水补水系统根据水箱水位，通过控制电磁阀自动进水和停水。

可实现定时、定温补水，并具备手动应急上水功能，水位上下限可根据天气情况和所需水量任意设定。

（4）其它控制

系统对空气热泵机组、水箱及水泵等还设有相应缺水、超温、缺相、防漏电等安全保护装置及防雷电措施，完全按设定要求全自动工作，运行安全可靠，无须专人管理。

3、热泵热水系统设计的优特点

（1）系统运行的经济合理性

考虑到不同季节热水需求的变化及热泵机组在不同季节运行的特点，结合我公司多年来从事太阳能、热泵等大型中央热水系统积累的实际经验及系统整体选择的经济合理性，对于本项目我公司为贵方热水系统采用高效热泵机组循环加热的热水系统优化设计方案，减少加热能耗，提高系统运行的可靠性和安全性，适应不同用水需求的能力，也达到节约日常运行费用的目的。

（2）安全性方面

系统设计完全按照国家有关防火、防震等安全性规范要求设计，并留有消防和维护通道，太阳能集热模块和热泵机组设计完全符合规范要求的防护和安全要求；各种设备基础均采用锚固方法与建筑结构牢靠连接，与建筑成为一体，符合抗震和防台风要求；控制系统具有防漏电和可靠接地，系统天面设备、管道均按规范配置相应防雷电装置并与建筑防雷系统成为一体。

管道穿越墙、楼板以及横跨楼房沉降（伸缩）缝均按要求加设套管、伸缩弯并做防水处理，设置防止沉降配件；循环管道、供（回）水管道按照要求的坡向、坡度制作安装；太阳能集热器支架、水箱、热泵机组和管道支架基础，须锚固在承重结构上，预埋件锚固按照规范要求进行防腐处理、防水、防渗漏处理。

水箱、热泵机组、泵类、阀类等设备在现场安装完毕均做水压试验及气密性试验和质检工作；各种管道分阶段进行水压试验，系统完工后，各分项调试合格后再进行总调试，确保系统的安全可靠。

（3）工艺技术要求

热泵机组进口均设置Y形水过滤器保证进入热泵机组的水不含杂质。

在热泵及水泵进出口均安装可曲挠柔性橡胶接头，热泵机组及水泵与楼面基础之间安装橡胶减震垫，减小或避免设备与楼板之间产生共振，保证系统运行的安全可靠。

由于水箱重量较重，并且楼房结构承载不理想，需要结合楼房的载荷考虑对放置水箱的地方进行加强：

本设计在放置水箱的承重结构上采用反梁或型钢做加强基础。

（4）系统设计及使用寿命≥15年。

4、其它技术措施

a防雷措施：

系统按照三类民建防雷、漏电设计，系统与建筑接地网接地；

b防风措施：

系统本身为透风设备，另外本项目加强了与建筑一体化的设计，使得热泵与建筑紧密的结合为一个整体；

c防火措施：

系统设备、配件、材料均采用不燃和阻燃材料，电器部分按照国家规范设计、施工，系统场地预留消防通道；

d气密安全：

系统按照国家标准生产、检验，达到或超过国家标准要求的气密性条件，热水系统管路和设备在连接时按照国家标准规范进行施工，保证系统的气密性和水密性要求；

e防漏电：

系统电器部分具备防漏电功能，电气部分可靠接地；

f防腐蚀：

系统防腐性能经过严密处理后，使用年限可达15年以上；

g防漏水：

系统在安装时，系统管道有可靠的预防措施；

h防水质污染：

本系统设备、管道均采用国标材质的产品；管道采用PPR或钢塑材质的管道,清洁无污染。

i报警系统：

本系统设置了报警系统，遇到异常情况，将自动报警。

j紧急系统：

紧急情况时，可手动启动或关闭该系统，或者启动紧急预案。

七、工程造价预算表

序号

名称

规格型号

单位

数量

单价（元）

金额（元）

备注

1

空气源热泵热水机组

KFXRS-36II

台

2

2

循环泵

威乐PUN600

台

2

3

供水泵

KY-2.2KW

台

1

4

保温水箱

不锈钢8吨

个

1

5

电线、电缆及桥架

国标

批

1

6

自动控制系统

项

1

7

闸阀

批

1

8

止回阀

DN25

个

1

DN65

个

1

9

Y型过滤器

批

3

10

回水电磁阀

DN25

个

1

11

补水电磁阀

DN25

个

1

12

管路

PPR管

批

1

13

管路保温

橡塑保温棉外包铝皮

项

1

14

管件

包括弯头、活接、三通等

项

1

15

16

17

工程辅料

项

1

18

运输及吊装

项

1

19

施工费

项

1

20

税金

1-17项×%

21

工程总造价

注：

1、以上为楼面工程，不包换楼下官网；

2、总电源，冷水、热供、回水管在机组附近交接。

八、节能分析及经济运行对比

1、节能分析计算

由上面的热泵原理，据热能守恒定律得：

Q3=Q2+Q1（4=1+3）其中：

Q3为水从冷媒中吸收的热量Q2为压缩机压缩冷媒产生的热量Q1为冷媒从空气中吸收的热量。

对于空调：

Q1=Q3–Q2Q1为冷媒从空气中吸收的热量（即制冷量），这样不断地从房间内吸收热量，把房间地温度降低。

据国标地规定，制冷地能效比COP值（制冷量与功率之比）不能低于2.4，也就是制冷效率不能低于280%，一般空调制冷地COP值大于2.6。

对于热泵热水器的制热量Q3=Q2+Q1，也就是说热泵热水器的水从冷媒中吸收的热量要大于冷媒从空气中吸收的热量，差值为Q2，即压缩机压缩冷媒产生的热量。

所以热