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空氣源熱泵主機選型與影響采暖熱負荷的因素之間的關(guān)系
影響采暖熱負荷的因素,跟建筑的圍護結(jié)構(gòu)、所在地區(qū)、建筑用途、體量等有很大關(guān)系。下面具體聊聊影響采暖熱負荷的因素有哪些?空氣源熱泵主機如何選型?
舉個例子,同樣用途的建筑,圍護結(jié)構(gòu)等基本情況都差不多,分別位于北京和合肥,在計算時室外溫度采暖計算參數(shù)就有很大區(qū)別,北京是-7.6℃,合肥是-1.7℃,差不多相差6℃,在室內(nèi)溫度要求相同的情況下,溫差就有6℃的區(qū)別,計算出來的熱負荷,合肥差不多只有北京的30%。這個是工程所在地不同,不同氣溫的差異。
此外,不同體量,也就是建筑物的面積、層數(shù)、高度等不同,能耗也是不一樣的,出入可能很大。比如說,比如說,一個小區(qū),有6層,也有20層的,一般來說,20層的熱指標要比6層的要小一點。
即使是同一個建筑,不同的使用功能也可能相差很多。比如某個商業(yè)綜合體,燒烤餐廳冷指標可能在300W/㎡,而商用辦公區(qū)域可能只要100W/㎡就夠了,相差達到了3倍。
不同的建筑用途,一般來說,同年代的建筑、公共建筑,比如說辦公樓、寫字樓,熱負荷要比居住建筑大一些。比如說,辦公樓熱指標可能在50W/㎡,但居住建筑可能只要30W/㎡左右。
上面這些都是影響熱負荷的一些因素,用途、外保溫情況、當?shù)厥彝鈿鉁、建筑面積、層高等等。另外,間歇采暖也對熱指標有影響。
熱指標的出處是《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》CJJ34-2010,最初用來計算管網(wǎng)還有熱源。要注意的是,這本規(guī)范是應(yīng)用在城鎮(zhèn)集中供熱的,而且是適用于“三北地區(qū)”,即東北、西北、華北這三個地區(qū),并不是所有地區(qū)都合適。它的特點是連續(xù)供暖,24小時不間斷供暖,而熱泵改造項目常常不具備這些條件,像辦公樓、學(xué)校、工廠等,很多都是間歇供暖,這個是需要進行折算的。
表1:各類建筑類型采暖熱指標推薦值
表1就是《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》CJJ34-2010給出的熱指標,這是連續(xù)供暖時的熱指標。從這個表也可以得出一些結(jié)論:非節(jié)能建筑熱指標要高于節(jié)能節(jié)能,公共建筑熱指標要高于居住建筑。像學(xué)校、辦公樓、醫(yī)院、旅館、商店等,這些場所的熱指標要大一些,而食堂、展館、大禮堂之類的,很多都是單層建筑,熱指標要更高。
間歇采暖的,因此在計算負荷的時候,要根據(jù)供暖小時數(shù)進行折算:
間歇熱指標:24小時*連續(xù)供熱指標/供暖小時數(shù)
表2:各類建筑類型連續(xù)供暖、間歇供暖熱指標推薦值
表2就是根據(jù)之前的熱指標數(shù)據(jù),在間歇供暖12小時、18小時時的熱指標。我們看到,間歇供暖的時候,根據(jù)實際供暖的時長的不同,供暖熱指標也是不同的。
當然,不管是《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》CJJ34-2010給出來的熱指標,還是折算出來的,都只是一個參考的數(shù)據(jù),只要知道熱指標的出處,還有間歇供暖的折算,另外還有不同建筑、功能等情況下熱指標有大有小,在我們做工程主機選型有很大幫助,多了解這些東西,可以讓我們少走很多彎路。
主機選型要注意溫度和融霜修正
下面說一下主機選型。
原來制熱功率是多少千瓦的鍋爐,等量換成制熱量是多少千瓦的熱泵,這里面要注意兩個修正,千萬不要用主機的額定制熱量去選機組。比如說,項目在合肥和北京,室外溫度是不一樣,而主機的額定制熱量是相同的,如果不做修正的話肯定不合適。
空氣源熱泵機組的冬季制熱量會收到室外空氣溫度、濕度和機組本身的融霜性能的影響,在設(shè)計工況下的制熱量通常采用下面公式計算:
Q=qk1K2
式中:Q——機組設(shè)計工況下的制熱量,KW;q——產(chǎn)品標準工況下的制熱量(標準工況:室外空氣干球溫度7℃,濕球溫度6℃),KW;K1——使用點取室外空調(diào)計算干球濕度修正系數(shù),按產(chǎn)品樣本選取;K2——機組融霜修正系數(shù),應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)修正,當無數(shù)據(jù)時,可按每小時融霜一次去0.9,兩次取0.8。
表3:魯禹空氣源品牌7℃環(huán)境溫度下制熱量75KW主機在其它工況下性能一覽
A7W35d
kW/COP
65.0/4.5
75.0/4.5
A7W55
kW/COP
62.0/3.0
72.0/3.0
A-7W45
kW/COP
42.5/2.7
48.5/2.7
A-15W45
kW/COP
36.5/2.4
40.0/2.4
A-20W45
kW/COP
30.2/2.0
33.0/2.0
這種廠家樣本就比較好,給出了室外不同溫度下的實際制熱量,我們可以直接查樣本。比如說表3,供水溫度是55℃,額定制熱量是72KW,而項目當?shù)貙嶋H工況是-15℃,那么我們就可以直接查樣本-15℃環(huán)境溫度下機組的制熱量,即40.0KW。如果樣本查不到,也可以向廠家進行咨詢,這樣是最準確的。
注意事項:末端、水泵、管道是否配套
經(jīng)常有人問一些煤改電的問題,說接了一個多大面積的廠區(qū),然后問配多大的空氣源熱泵機組比較合適?如果直接用鍋爐的電功率等量替換,而且是在當?shù)厥彝鉁囟认聼岜玫膶嶋H制熱能力,這樣可以嘛?這樣做,熱泵主機選型是沒問題,但結(jié)果可能導(dǎo)致工程熱不了。問題在哪呢?我們還要注意系統(tǒng)的末端、水泵、管道等是否配套,是否不需要改造。
在煤改電的工程中,鍋爐帶暖氣是最多的,鍋爐的水溫很多,常見進回水溫度是95℃/70℃、80℃/60℃,溫差一般在20℃左右,而空氣源熱泵的溫差一般是5℃左右。那么問題來了:溫差不一樣!
根據(jù)流量公式(流量=熱負荷/供回水溫差),當熱負荷不變時,流量和溫差是成反比的。原來的溫差20℃,現(xiàn)在是5℃了,溫差減少為原來的1/4,那么流量肯定要增加4倍才行。怎么辦?流量要增大4倍,那么水泵就要增大4倍,或者換成大兩號的粗管子,減少管道阻力。
注:該表數(shù)據(jù)僅適用于鑄鐵760暖氣片
還有一個問題就是末端,暖氣片在不同水溫的情況下,散熱能力是不同的。我們以鑄鐵四柱760暖氣片為例,當負荷為1200W時,在供回水溫度95℃/70℃的時候,需要10片,每片的散熱量是120W,在45℃/40℃時,同樣的負荷下,需要36片,是95℃/70℃的3.6倍,每片的散熱量是33W。也就是說,我們必須對暖氣片的數(shù)量進行核算。
在上表中,我們還看到有個品片比系數(shù),是不是乘以片比系數(shù)就可以了?這樣是錯誤的,因為原來的暖氣片有可能放的比較多,比如本來5片就夠了,結(jié)果放了10片,在這樣的情況下直接乘以片比系數(shù)肯定是不行的。我們可以用基本負荷量的計算方法去算一下,即基本耗熱量=傳熱系數(shù)*面積*溫差。
或許有人說這樣太難了,那可以花錢讓設(shè)計院給算一下。講這些內(nèi)容,只是讓大家有這個概念,做商業(yè)煤改電項目,不光改的是熱源,包括末端、管道、水泵,這一些也可能要改。如果只是改了熱源,結(jié)果不熱,要想收回工程款是很難的。
剛才說的是基本耗熱量,忽略了一些修正的耗熱量,比如說冷風(fēng)附加率、風(fēng)力附加率、層高附加率、朝向附加率等。