水源热泵系统设计

水源热泵系统设计

一、水源热泵设备选型

⒈一般情况下按空调冷负荷确定机组型号，对于热负荷高的地区要校核采暖负荷。

传统的系统——用较大的热负荷或冷负荷选择系统。以出水温度35℃的制冷量或以出水温度18℃的

制热量作为选择水源热泵机组的依据。

⒉无锅炉系统——用冷负荷选择水源热泵机组，房间的热损耗需用足够能量的电加热型加热器加以抵

消。

⒊水系统进水温度选定原则：一般制冷为15～35℃，制热为10～32℃，国标规定制造商参数标定按制冷进出水温度30/35℃，热泵制热进出水温度20℃。

⒋水量及风量确定原则：一般每KW的水流量为0.19m3/h，风量为140～250m3/h。

⒌实际制冷量及制热量会因室内设计干、湿球温度的不同而有所变化，应根据室内设计干、湿球温度进

行修正。

二、循环水系统设计

水环系统通常有冷却塔、换热器、蓄热箱、辅助加热器、泵及相应管路组成。水环水温控制范围一般为15～35℃，在此温度范围内，一般不需要开冷却塔或辅助加热器。

三、系统水流量设计

水源热泵系统夏季需冷量的计算方法与其它系统相同。根据需冷量和所需的冷却水温差，各台水源热泵装置的循环水量即可求出，在考虑到装置的同时使用系数，即可得到整个系统所要求的夏季总冷却循环水量。

一般来说，单一性质的建筑同时使用系数较高，综合性建筑则低一些。另水源热泵装置的数量越多，同时使用系数越小，反之则越大。同时使用系数可按以下原则来确定：

⒈循环水量小于36 m3/h时，同时使用系数取0.85～0.9

⒉循环水量为36～54 m3/h时，同时使用系数取0.85～0.85

⒊循环水量大于54 m3/h时，同时使用系数取0.75～0.8

以上原则中所提到的循环水量是指各装置所需水量的累计值，把此值乘以同时使用系数即可得到系统实际所需的总循环水量，并以此作为循环水泵、冷却塔的选型参数以及循环水总管径确定的依据。

四、系统形式

水源热泵水路系统通常采用一次泵系统，运行简单、管理也比较方便。考虑到整个系统的运行可靠，系统中必须设置备用泵。

水系统的循环泵建议多台并联。

为保证每一台水源热泵机组都得到所需水流量，其水系统一般建议采用同程式；每一个分支

管路上最好加上平衡阀。考虑到建筑物的特点，为了配管方便，有时也可采取直接回水的异程式方案。

五、循环水管设计

⒈确定循环水管的管径时，需要保证能输送设计水流量，使摩擦损失和水流噪音最小，以获得经济合理的效果。

⒉循环管径越小，流速越高，相应摩擦损阻力变大，水流噪音也大。

⒊当确定管径时，对于50mm直径的水管，极限水流速度为1.5～2 m/s，在极限水流速以下时，可以减小水泵扬程和水流噪音。

⒋水流速度的低限为0.45～0.6 m/s时，水流速度过低时，不便于带走水中的空气。

⒌循环水管可选用焊接钢管、铜管、PVC塑料管，PVC塑料管具有不受腐蚀，易加工安装，节省投资，易清洗的优点，但具有热膨胀系数高及不耐高温的缺点，需要设置较多的支吊架。

六、循环泵

循环水泵的选择必须注意以下几点：

⒈必须满足预先确定的流量、扬程和功率要求。

⒉要有备用泵，并设自动程序控制，以减小水系统流量降低而产生的问题。

⒊设断路继电器，以便在水系统产生水流故障时关闭热泵机组。

⒋计算水泵扬程时，必须考虑冷却塔、锅炉或加热器、水过滤器、水源热泵、管道和零配件（例如阀门）等的摩擦阻力。

⒌水泵的功率根据整个系统流量和水泵扬程确定，公式为：

扬程（m）×流量（L/S）×r(kg/L)

水泵轴功率（KW）= ──────────────── r –流量的容量，kg/L

102×水泵效率

若循环水中加入防冻剂时，水泵轴功率将会增加。

七、冷却塔

水源热泵循环水系统一般做成密闭式系统，不直接与大气接触。采用封闭式蒸发冷却塔是一种较好的选择。

选择闭式冷却塔，必须已知所需冷却水的水量和水源热泵冷却水的进出水温度，以及冷却塔安装地点的空调设计室外湿球温度。

选型程序：

⒈确定冷却水温度；

⒉确定进出水温度差和空气湿球温度；

⒊求出排热系数；

⒋计算排热系数；

⒌求出修正后负荷；

⒍按照流量查找等于或大于排热能力的机型，确定何种型号闭式冷却塔。

另一种冷却装置是开放式冷却塔加热交换器（通常采用板式换热器），用热交换器把冷却水与循环水分开。为了保证热交换器能正常工作，一般来说至少应采用两台以上并联运行。

八、板式热交换器选用

板式热交换器冷却水、循环水进出口水温的确定，要根据当地的气象条件（主要指夏季空调湿球计算温度）及一次投资和运行费用的比较来定。一般情况下，冷却水的供水温度要比当地的夏季空调湿球温度高4～6℃，冷却水的温差为4～6℃，循环水的出水温度比冷却水的供水温度高2℃左右，循环水温度取5℃左右。

九、蓄热装置

为了缩小辅助热源的容量，充分利用夜间廉价的电力，也为克服内、外区的水源热泵之间热量转移的不平衡性，保证水温的稳定，还可采用蓄热装置。蓄热水箱的容积以每KW总冷负荷10～20升容积来计算。

一般来说，对于夏季需作蓄冷水箱的，不宜保温；对于专供冬季使用的低温蓄热水箱，其保温后的传热系数应低于0.5W/m2. ℃;对于冬季使用的高温蓄热水箱，其保温后的传热系数应低于0.2 W/m2. ℃

十、辅助热源的选用

水源热泵机组在冬季工作时，全部机组处于制热工况，对于气候温和地区，室内传递给循环水的热量可以保持其水温不低于15℃，无需热源投入运行。当水温低于15℃时，机组的供热量会下降较快，故对于气温较低、采暖时间较长得地区，辅助热源需投入工作，以维持循环水温在15℃以上。

热源形式可以多种多样，视具体情况而定。如热水或蒸汽加热、电加热、燃油加热、燃气加热、或者太阳能集热器、废热等。

辅助加热量的计算公式如下：

Gf=Gz－Gr－Gs－Gn

当运行的机组都处于制热状态时，Gr=0,

则上式， Gf=Gz－Gs－Gn=Go－Go/COP

其中，Gf—辅助加热量（KW）

Gz—总耗热量（KW）

Gr—制冷机组总排热量（KW）

Go—总热负荷（KW）

Gs—室内散热量（KW）

Gn—输入功率（KW）

十一、新风处理

按照卫生标准，室内必须保持一定的新风量，一般可采取如下方式：

⒈采用水源热泵新风机组，直接从室外引入新风，减少设备投资费用。

⒉回风与新风混合

室外新风通过风道与每台热泵机组的回风混合，水源热泵机组承担新风负荷或与热回收方式

相结合，先回收，后混合。

十二、噪声控制

⒈分体水源热泵机组本身的降低噪音措施

A、压缩机外部增设钢板为1.5mm并内附汉堡式材料的消音装置,汉堡式材料为两边为LC消音材料、夹层为橡胶复合材料,隔离压缩机低频声音的向外传递。

B、消音装置外部采用横梁加固，减少消音装置振动

C、机组外壳L型加强筋更改为T型加强筋,减少外壳振动产生的声音

D、机组外壳吸音棉改为橡胶复合材料,隔离机组内部低频声音的向外传递

E、机组底盘增加加强横梁,吊装孔设置在加强横梁两边,减少机组振动的传递

F、低频噪音降低8dBA，机组整体噪音降至40dBA以下，实际测量值为38.5dBA

⒉正确地设计与安装分体式水源热泵机组和整体式水源热泵机组

吊装机组、吊架需加减震弹簧，送回风口连接软性接管，主风管的风速低于5m/s,送回风管最好做90度的弯头；送风管与送风口的连接最好用软性连接；安装时需要加减震装置。