空气能采暖工程解决方案.pdf

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1、中国航天事业合作伙伴 生活环境热平衡 不 同 湿 度 及 温 度 下 舒 适 度 等 级 级别 气温 （） 人体感受 湿度（% ） 服装厚度 （mm） 备注 0 40 酷热 超过30% 时，易中暑 0 停止户外露天作业，老弱病幼采取保护措施 1 4 37 酷热 超过50% 时，易中暑 0 避免高温时段户外活动，老弱病幼防暑 3 35 闷热 超过60% 时，易中暑 0 闷热，午后减少户外互动，露天人员防暑 2 33 炎热 超过60% 时，易中暑 0 短袖、短裤等夏季衣物 1 28 较热 80% 以上易中暑 0 夏季衣物，体弱者衬衫、单裤 2 25 热舒适 01.5 活动后稍热 3 23 较舒适

2、1.52.4 薄外套、牛仔裤等 4 1 21 舒适 2.414 春秋过度装 2 18 凉舒适 46 薄型套装，老弱额外加马甲 5 15 温良 67 衬衣/薄毛衫+ 夹克衫； 6 1 13 微凉 78 羊毛衫+ 套装/呢料外套；老弱厚毛衣 2 11 较凉 89 厚外套+ 羊毛衫 3 8 凉 910 毛衣+ 厚外套+ 风衣 7 1 5 微冷 1011 较冷，薄棉衣/羽绒服、皮夹克 2 0 较冷 1112 冷，棉衣、羽绒服 3 -5 冷 1213 天气寒冷，棉衣、羽绒服、帽 8 1 -10 寒冷 13 温度极低，尽量减少外出；厚棉衣、厚羽绒服、冬大衣、皮靴、帽子 2 -10 极寒 15 生活环境热平

3、衡 能量守恒（热力学第一定律） 能量传递路径及方式（辐射、热传导、对流） 化学能（燃烧）电 能内能+ 机械能 （比如火力发电应用 动力） 动能电能内能 （比如风力发电） 化学能内能接卸 能（比如蒸汽机） 在自然状态下，热永远只能由热处传到冷处 生活环境热平衡 维持生活环境热平衡，就是在不 同的室外环境下，通过调 节维护 结构 对内供热或供冷的方式， 维持室 内适 宜人员生活活动。 其中可提供热量的热源有下章几 种方式： 常见热源及系统构成 核能（核电站、太阳能等） 化学能（煤、石油、天然气、生物质等） 采暖系统中常用热源 地下、地表水取热 土壤、岩石取热 燃料燃烧取热 空气中取热 常见热源及系

4、统构成 水源取热 代表性设备水源热泵、工业废水余热回收机组等。 吸取地表/下水的低品位热量或工业废水热量，通过热泵技术提升为高品 位热源（热源塔吸取的空气中水蒸气热量） 优点：机组能效高，造价低 缺点：能量运输损耗大，综合能效不高，且回灌不良会造成地质灾害，余热 回收机组需注意水质处理。 地源取热 代表性设备地源热泵 通过地埋管，冬季吸取地表附近的土壤及岩层中的热量，为建筑提供热 量；夏季吸取建筑内热量储存于土壤和岩层。 优点：机组能效高，运行稳定 缺点：造价高、占地面积大（地上面积 地下面积）、需考虑冬夏两季热量 平衡，否则能效降低 化学能释放 代表性设备燃气/煤/油/生物质锅炉、电辅、电锅

5、炉等 通过燃料燃烧释放化学能，常见的有燃煤/煤粉、燃气/油/生物质锅炉， 电锅炉也属于间接的燃料锅炉。 优点：造价低、热量品质高 缺点：污染大、运行费用高（除燃煤外）、存在安全（爆炸、泄露）隐患、 不可再生 空气取热 代表性设备燃气/煤/油/生物质锅炉、电辅、电锅炉等 通过吸取室外空气中低品位热量，通过热泵提升为高品位热能供室内采 用使用。 优点：能效高、无污染、布置灵活，可集中供暖，也可分批增容等 缺点：受室外空气温度影响大、对安装场所空气流通度要求较高、占用场地 较大 常见热源及系统构成 分类 空气源热泵 市政供暖 自建锅炉房 备注 燃煤 燃气 煤粉 燃气 环保 1.污染物排放为0； 2.

6、空气取热，可再生能源； 3.减少碳排放量 使用时无污染物排放，但是热力公司 离城区较劲，排放物仍然会对环境造 成污染 1 、排放硫 化物、 氮氧化合 物、 氮氧化合物、烟尘等有害物； 2、燃烧炉渣需要处理。 排放硫化物、氮氧化物等有害物质 空气源属于可再生能 源，且能效更高 节能 1.效率340% 以上； 2.自动监控热能消耗，自动控 制节能运行。 1.效率65% ； 2.管网热损大 1.效率90% ； 2. 管网热损大 1、规模小，燃烧效率低下， 效率约为60% 。 1、规模小，燃烧效率低下，效率约为 85% 。 空气源兼顾设备本省节 能和使用端节能 寿命 1520年 设计3050年 一般维

7、护610年，良好维护10-15年 系统维护情况下，基本 持平 安全 1.不承压，且水温合适不易发 生烫伤事故 3.无需专人看管，可实现全自 动运转和远距离监控 1、无燃料燃烧，但承压运行 ，且 温度较高，可能发生烫伤或爆炸风险 1.锅炉承压运行，水、蒸汽温 一般较高有烫伤隐患 2.煤粉颗粒有爆炸风险； 3.锅炉安全操作要求高； 1.承压运行，高温水、蒸汽有烫伤隐 患 2.压力不 稳定、 管道泄漏 均有爆 炸风险 ； 3.锅炉安全操作要求高； 自“煤改气” 以来，几 个月内发生几十起爆炸 事故 能源 消耗 1.电能 2.微量水消耗 1.电能 2.大量软化水； 3.燃煤 1.电能 2.大量软化水；

8、 3.天然气（紧缺） 1.电能 2.大量软化水； 3.燃煤（精加工） 1、电能 2、大量软化水； 3、天然气（紧缺） 目前国内 优先考 虑电能； 燃煤基本禁止；天然气 气荒需要2030年解决 常见采暖形式对比 空气源采暖系统构成 几个问题： 空气中热量是否足够？ 主机选型大小？ 管道运输能力多大？ 水泵、水箱、电辅及管道 配件如何匹配？ 末端如何选型？ 下章分解 常见热源及系统构成 系统设计及设备选型 采暖工程流程分解 用户需求项目存在问题结合解决方向； 现场条件工程项目设计、选型的出发点； 负荷计算项目对系统供冷/ 热能力的最大/ 小需求； 系统设计冷/ 热量在时间和空间上的分配； 设备选型

9、满足现场安装、运行条件； 预算输出项目工作界限划分的唯一依据； 施工管理工程进度、工期、质量问题； 调试验收系统、选型、施工是否合格 维护使用解决用户操作问题 系统设计及设备选型 用户需求确认 销售就是赋予产品价值用于满足客户所 需的过程。 很多时候遇到项目部知道如何下手，一 是因为没有搞清楚服务对象的意图；二是没 有量化服务对象的意图！ 因此充分了解用户需求并量化为设计使 用指标是保证后续工作顺利进行的关键。 使用价值 政策性需求 如作为筹码进行政策兑现； 形式性需求 政府采购招投标； 经济性需求 用作投资盈利工具 其它 利用价值 工艺性需求 如生产所需的温度、湿度、 洁净度、风速、运行模式

10、 等； 舒适性需求 如日常生活中要求的温度、 湿度 、风速、噪音、热 辐射温度等； 系统设计及设备选型 现场条件确认 不以用户需求和现场条件 设计的 解决方 案就是 技术性 耍流氓 ！ 与负荷计算相关 与系统设计及设备选型相关 与施工相关 维护结构 外形、保温、窗户占比、朝向、承重等 地理特点 包含海拔、地形、纬度、室外极端环温等 生产生活工艺 换气次数、废气排放、人员活动情况等 注：改造项目，确认之前热源参数及采暖 效果，可简化负荷计算过程 维护结构 室内结构及装修要求、建筑群布局 运行条件 末端形式及水温要求、机组场地位置 及空气对流扩散情况、环境污染情况、 最低环温及冻土厚度、水质情况

11、特定要求 如指定操作位置、使用时间等 住宿及餐饮条件 材料采购及现场放置 可施工时间 配合单位 工期限制等 系统设计及设备选型 热量传递过程 太阳辐射外墙室内 太阳辐射地面空气 室内 太阳辐射透过窗户室内 体内氧化肌肉运动室内 外界吸热室内 维护结 构传热 门窗渗透的 新风负荷 设备热源 热源 人体热源 其它带 入的热 量 冷 热 负 荷 组 成 冷/ 热 负荷构成说明 系统设计及设备选型 热负荷计算方法 热负荷是系统设计和设备选型的 唯一依 据，管 道、设 备选型 均参考 热负荷 需求。 方法1. 根据锅炉大小估算（改造） 供暖负荷 锅炉吨位 锅炉效率700 供暖负荷； 方法2. 根据流量和

12、进出水温度估算（改造） 供暖负荷 水泵流量 进出水温差1.163 方法3. 根据建筑结构特点估算（改造或新建） 供暖负荷 维护结构负荷+ 冷风侵入负荷。其中： 维护结构负荷（外墙总面积(4窗户占比+1)+屋顶面积） 传热系数内外温差1000 冷风侵入负荷房间体积2.4体形系数内外温差3600 冷 热 负 荷 组 成 系统设计及设备选型 热负荷计算方法 墙体材质参考传热系数： 砖 墙24墙,1.5；37墙，1.0；带保温，0.5； 彩钢板50mm，0.6；50mm，0.5； 混凝土1.6 外墙面积侧墙面积总和 窗户占比窗+门占侧墙面积比例 传热系数估算可参考下列数值 房间体积长宽高 体形系数（外

13、墙+ 屋顶） 体积 顶 侧墙 侧墙 门 窗 冷 热 负 荷 组 成 系统设计及设备选型 冷负荷计算方法 冷负荷是在房间室内温度超过人 体舒适 要求且 室外温 度高于 室内温 度时， 维持房 间 舒适温度而需转移的热量。 光照传热量 人体发热量 新风传热量 设备发热量 墙体传热量 外界带入热量 冷 热 负 荷 组 成 中广大项目部服务指引 采暖/ 制冷系统设计 采 暖 系 统 原 理 图 管道 电气 控制 气流 采暖/ 制冷系统设计 区分 开式系统系统循环的最高点， 高于系统水面与空气的接触点，如 图一； 闭式系统系统循环的最高点， 低于系统水面与空气的接触点，如 图二； 载 冷 系 统 设 计

14、 开式闭式及选择 OUTES 开式 最高点 接触面 OUTES 接触面 最高点 闭式 系统设计及设备选型 管道所联通的所有设备的最小 承压为界限 末端： 地暖 暖气风盘 主机100m 管道160m 一般以垂直距离50m左右为系 统划分界限 载 冷 系 统 设 计 管道系统承压分区 系统设计及设备选型 系统最低点 承压最高面 承压： 静压+ 动压 系统最高点 承压最低面 如最低点压力超过末端或主 机承压范围，需在垂直高度 上进行分区, 分区垂直高度不 超过50米 采暖/ 制冷系统设计 同一系统存在多个房间多 个末端时，远近及管道、设备 的阻力不同，流经房间的水量 不同，会导致“即使室内设计 满足

15、要求，但因流量不同而最 终效果不同“，因此在较大系 统里通常采用同程布管或采用 阻力平衡部件平衡管路系统阻 力，从而使流量分配合理 载 冷 系 统 设 计 管道同程异程设计 系统设计及设备选型 C C A A 异程 同程 采暖/ 制冷系统设计 以上判断仅限没有增加辅 助压力调节设备的水系统，系 统中存在调节压力部件，则需 按系统末端阻力差值来进行判 断。判断标准为“阻力差小于 系统总阻力的15% 载 冷 系 统 设 计 管道同程异程设计 系统设计及设备选型 分界点（m ） 常用水泵扬程（m ） 20 24 28 32 37 38 44 50 管路差（C-A ） 24 28.8 33.6 38.

16、4 44.4 45.6 52.8 60 管路判断 最远末端到主机距离减去最近末端到主机距离小于 【C-A 】数值的采用异程，否则应采用同程。 其它水泵扬程，可按1.2H 来简单判断。 C A 采暖/ 制冷系统设计 在采暖和制冷系统中，所 有的冷热量均由冷/ 热水管道 传输。 如管道传输能力不足，不 管主机及末端如何配置，均无 法达到理想效果。 以最常用5 温差计算， 推荐流量对应的管径如右表： 载 冷 系 统 设 计 管道管径设计选择 系统设计及设备选型 水系统不同规格管道对应 的流量/冷量对照 表 管道直径 mm DN20 DN25 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100 按冷量

17、 kW Q 5.0 Q 7 Q 29 Q 49 Q 97 Q 163 Q 262 开式流量 m/h L 0.6 L 1.0 L 4.0m L 7.0 L 15 L 25 L 40 闭式流量 m/h L 0.8 L 1.2 L 5.0m L 8.5 L 17 L 28 L 45 管道直径 mm DN125 DN150 D219*6 D273*7 D325*8 D377*8 D426*9 按冷量 kW Q 435 Q 668 Q 1315 Q 2212 Q 3712 Q 5006 Q 7216 开式流量 m/h L 66 L 102 L 205 L 320 L 510 L 700 L 950 闭式

18、流量 m/h L 75 L 115 L 226 L 380 L 640 L 860 L 1250 采暖/ 制冷系统设计 系统设计及设备选型 化霜水 如不及时处理， 可导致： 1.路面积水结冰； 2.极寒地区，化霜水来不及 排放就在接水盘上结冰， 危害设备运行； 因此化霜水需谨慎处理， 目前处理方式有： 化 霜 水 系 统 设 计 化霜水系统设计 极寒天气（低于-15地区），需对化霜水接水盘进 行处理 采暖/ 制冷系统设计 系统设计及设备选型 考虑空气源采暖系统主要电能 消耗 为空气源热泵主机，水泵 及其它 设备功 率 约为10% 左右，所以 可按下 式快速 估算 项目配电功率： P 热负荷指标

19、 采暖面积 设备最 冷工况1.15+ 电辅功率（如有） 电 气 系 统 设 计 配电容量估算 节 能 控 制 系 统 1. 减少建筑物无用能耗 a. 调节进出水温、流量调节室内温度，避免室温过高造成 开窗浪费； b. 通过降低不使用区域的温度要求，减少建筑能耗； 2. 提升采暖/ 制冷系统整体能效 a. 根据负荷需求尽量降低主机出水水温，节能运行时优先 运行无功耗终端； b. 减少能量传输损耗，如采用变频泵，室外保温加厚，水 温降低等； 采暖/ 制冷系统设计 系统设计及设备选型 空气源热泵热量来自室 外低温空气，不管设备配置 如何，室外足够空气流通是 保证取热正常的关键！ 根据理论计算及实际运

20、 行数据，当室外平均风速 2m/h 时，地面集中摆放设备 不宜超过3 排；否则需控制设 备总数，避免冷气回流 室 外 气 流 组 织 室外气流组织设计 地表集中摆放且超过3 排时 48匹20台 24匹45台 摆放需与冬季风向垂 直！ 系统设计及设备选型 设 备 选 型 秘 诀 系统设计及设备选型 空气源热泵选型的核心： 1. 当地选型环温确定； 2. 出水温度确定； 其余选型条件： 噪音、承重、水质、空气 流通、腐蚀污染、 主 机 设 备 选 型 主机设备选型 如某地冬季工作环境温度 为- 15 ，供 水 温度设计 为50 ， 则, 主机选型能力为74kW 系统设计及设备选型 目前在采暖项目中

21、，常用的 末端形式有：风机盘管、空气处理 机、暖气片、地暖等，特点对比如 右表： 在以舒 适性为前提的采暖中， 综合采暖效果如下： 地暖暖气风盘 末 端 设 备 选 型 末端设备选型 冷热源及系统设备选型 系统设计及设备选型 风 机 盘 管 对 比 冷热源及系统设备选型 系统设计及设备选型 任何设备的额定能力都是在规定工况下测定，非实际运行工况。目前风盘的制冷量为进水7 ，室 温27的能力；制热量为进水进水60，室温21的能力，当室内温度要求发生变化，可按下列公式 进行近似能力修正： 制冷修正【（进水温度+ 出水温度）/2- 室温】/20 额定能力0.92 制热修正【（进水温度+ 出水温度）/

22、2- 室温】/39 额定能力0.92 某厂家卧式暗装风盘的额定供热量为9.8kW ，那么当室温10，水温40时，风盘的实际制热量 为多少： 带入公式：【（40+35）/2-10】/399.80.92=6.36kW 风 机 盘 管 选 型 风盘能力修正 一般空气源热泵机组供供回水为55/50 ，而常规暖气片选型时，民用取80/60 进出水，工业 95/70进出水，在水温远低于额定选型温度时，选型暖气片需对其能力进行修正。近似修正公式为： （平均供回水温- 室温） （额定平均供水温- 室温） 额定能力0.9 以某品牌的四柱760铸铁散热器为例，在供水76，温差20 ，室温18 时，10片能力约为

23、918W ，则在供水60，温差20，室温18 时，能力约为： 【（602-20）2-18】 【 （762-20 ）2-18）】9180.9=551 查散热器选型表，在当前工况下散热器能力为547W ，计算结果接近。 冷热源及系统设备选型 系统设计及设备选型 暖 气 片 选 型 暖气片能力修正 冷热源及系统设备选型 系统设计及设备选型 1. 总负荷（需保证总能力超过总 负荷）； 2. 管径及间距（参考右表）； 3. 地面材质（参考右表）； 4. 承压分区（底部承压60m 须 分区）； 5. 单根长度（最长和最短相差15 米内）； 6. 水温（35-50 ，推荐45 ）； 地 暖 设 计 选 型

24、地暖选型要点 冷热源及系统设备选型 系统设计及设备选型 计算选型时主要参数如下： 1. 水泵扬程 1.2 （0.05 L+ 设备及部件阻力+水面与 最 高点落差），单位m 2. 水泵流量 该水泵驱动的循环回路中 ，流量 最大的 设备 额定流量1.2 ，单位m 3. 水泵功率 流量扬程367 ，单位kW 循 环 水 泵 选 型 计算选型 实际选购水泵时注意以下两点： 1. 关死扬程（最大扬程）； 关死扬程为水泵流量为0 时 扬程， 离心泵 一般 为额定扬程的1.2 倍。如关死扬 程小于 需求， 则不管水泵流量多大，均 无法满 足要求 2. 汽蚀余量； 水泵叶轮汽蚀可引起水泵 剧烈震 动，噪 音增

25、 大。为保 证水 泵可以长 期运 行而不发 生汽 蚀， 要求：定压压力水泵位 置承压 汽蚀 余量 购买选型 系统设计及设备选型 不会选水箱的原因：不知道水箱做什么用！ 水箱作用有减少主机停启次数、排污排气、系统扩 展等多种，选型仅需参考两个作用： 1. 缓解化霜时系统水温降 水箱规格0.1 主机能力1.163 温降 2. 白天蓄热或晚上蓄热 水箱规格 热负荷 蓄热小时1.163 始终温差 缓 冲 水 箱 选 型 水箱大小选型 冷热源及系统设备选型 系统设计及设备选型 对于单次泵系统，水箱选择上进下出开孔； 对于多次泵循环： 1.流量最大的循环系统接管位于水箱两侧最 远端，子循环系统进出管在内测

26、； 2.同时多个子系统的进水管和出水管分别位 于异侧； 3.高温进靠近用户供水，回水靠近用户回水 缓 冲 水 箱 选 型 水箱开孔设计 冷热源及系统设备选型 系统设计及设备选型 目的1. 极端天气补偿制热能力 Q= （计算负荷- 热泵极端 能力）/0.9 目的2. 谷电储能（计划蓄能/ 加 热时间/0.9*1.05 ） 目的3. 故障防冻（计算负荷*0.05/0.9 ） 目的4. 补偿水温 Q= 负荷- （热泵出水温度- 回水 温度）*流量*1.163 补偿水 温需 保证回水 温度 低于热泵 最高 出水水温 ， 建议回水温度50 以下 辅 助 电 加 热 选 型 辅助电加热选型方向 冷热源及系

27、统设备选型 系统设计及设备选型 软化水箱大小：0.51.0 倍补水泵流量 软化水系统大小：0.30.6 倍系统水容量 定压罐容量：按0.3L/kW估算 补水泵流量：系统水容量5% ，一般 不超过10% 定压套控制压力： 安全阀开启压力系统设计压力 电磁阀开启压力0.9 安全阀压力 补水泵停止压力0.9 电磁阀压力 补水泵启动压力补水点压力+0.5m 定 压 补 水 套 选 型 定压补水装置选型 冷热源及系统设备选型 系统设计及设备选型 其 它 配 件 选 型 Y 型 过 滤 器 升 降 式 止 回 阀 涡 轮 式 蝶 阀 手 柄 式 蝶 阀 压 差 旁 通 阀 黄 铜 球 阀 电 动 二 通 阀 静 态 水 力 平 衡 阀 橡 胶 软 接 波 纹 管 补 偿 器 系统设计及设备选型 项目解决方案文案输出 从项目开始接触到最终方案定稿的所有操作，按阶段分为九个阶段： 数据采集阶段（工程解决方案的核心工作） 负荷计算阶段（系统设计及设备选型的基础） 系统设计阶段 设备选型阶段 工程难点解决阶段 造价输出阶段 运行分析阶段 方案初设成型阶段 方案定稿阶段 创一流企业 塑百年品牌