一、水源熱泵熱水機(jī)組的技術(shù)運(yùn)用

1、水源熱泵冷熱水機(jī)組技術(shù)的運(yùn)用水源熱泵冷熱水機(jī)組技術(shù)的運(yùn)用深圳皇城廣場(chǎng)中央空調(diào)熱水節(jié)能改造工程單 位: 深圳市恒星冷熱節(jié)能技術(shù)有限公司 設(shè)計(jì)人: 張漢輝職 稱: 工程師 電話:手機(jī)摘要摘要 介紹該工程水源熱泵冷熱水機(jī)組的選型計(jì)算，冷熱功能系統(tǒng)的運(yùn)行策略，并進(jìn)行了冷熱水系統(tǒng)與常規(guī)燃?xì)鉄崴到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)分析關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 水源熱泵 冷回收 熱回收 蒸發(fā)器 冷凝器 閉式冷卻塔 選型 經(jīng)濟(jì)分析一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介深圳市皇城廣場(chǎng)位于深圳市福田區(qū)皇崗口岸福田南路 7 號(hào)，占地面積 17500，由一棟 31層寫字樓，兩棟公寓樓和商業(yè)裙樓構(gòu)成，總建筑面積 13

2、8000。主要配套設(shè)施有：32 層寫字樓 34284，兩棟 32 層公寓樓共 72631，4 層商業(yè)裙樓 31085。其中商業(yè)裙樓設(shè)有各類功能小型商場(chǎng)等 20 個(gè)；大堂吧 2 個(gè)，中式餐廳 2 間，包房 13 間，港式餐廳 5 間；桑拿休閑中心3 處；室外恒溫泳池 1 座?；食菑V場(chǎng)于 1996 年投入使用?？照{(diào)系統(tǒng)由 10 臺(tái) 500RT 離心式冷水機(jī)組供冷，分三個(gè)區(qū)，寫字樓高區(qū)，寫字樓低區(qū)，商業(yè)裙樓。公寓樓不供冷?；食菑V場(chǎng)寫字樓空調(diào)每年 5 月至 10 月共六個(gè)月供冷，每天供冷時(shí)間為 8：00 至 18：00；裙樓空調(diào)每年 5 月至 10 月共六個(gè)月全日供冷，其余月份通風(fēng)排氣。桑拿及餐飲業(yè)常

3、年需要制冷或采暖，經(jīng)業(yè)主和租戶討論，確定裙樓 2層進(jìn)行空調(diào)及熱水節(jié)能改造。二樓餐廳及桑拿建筑面積 7771.25全年需空調(diào)，室外 1 座2520泳池過(guò)渡季節(jié)及冬季需恒溫。項(xiàng)目為中央空調(diào)及熱水一次供熱系統(tǒng)改造。項(xiàng)目熱水每天需求量：100m3，全年全天 24 小時(shí)供應(yīng) 5055熱水。原熱水系統(tǒng)熱源為天然氣熱水鍋爐，提供 60熱水?，F(xiàn)已改為水源熱泵水源熱泵智能冷熱水機(jī)組作為冷熱源，直接為二樓餐廳及桑拿區(qū)域提供 5055熱水，在制冷或制熱熱的同時(shí)，為空調(diào)系統(tǒng)提供部分免費(fèi)的熱水或冷凍水，達(dá)到節(jié)能的最大化，制熱時(shí)進(jìn)行冷回收冷回收，制冷時(shí)全熱回收熱回收或部分熱回收。二、項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn)項(xiàng)目技術(shù)特點(diǎn)水源熱泵冷熱水

4、機(jī)組技術(shù)的應(yīng)用。傳統(tǒng)空氣源熱泵熱水機(jī)組制熱時(shí)的副產(chǎn)品冷量冷風(fēng)未作利用，直接排至室外。水源熱泵熱水機(jī)組在制熱的同時(shí)，將副產(chǎn)品冷量用于降低水溫供給空調(diào)系統(tǒng)使用，水源熱泵熱水機(jī)組與普通空氣源熱水機(jī)組采用表面換熱器不同，采用“冷媒水”熱交換器。制冷時(shí)水源熱泵智能熱水機(jī)組實(shí)質(zhì)為全熱回收熱水機(jī)組，空調(diào)要求大于熱水時(shí)，全熱回收運(yùn)行。三、水源熱泵冷熱水系統(tǒng)的運(yùn)行策略水源熱泵冷熱水系統(tǒng)的運(yùn)行策略 機(jī)組每年 1112 月至次年的 34 月，由于裙樓不供冷，此時(shí)機(jī)組蒸發(fā)器應(yīng)以滿足7771.25桑拿餐廳空調(diào)使用，冷凝器全熱回收制取熱水，當(dāng)冷凝器端熱水出水達(dá)到 52時(shí)，通過(guò)比例三通閥將熱水部分或全部接入閉式冷卻塔閉式冷

5、卻塔進(jìn)行散熱，機(jī)組變?yōu)樗湎到y(tǒng)或部分熱回收保證空調(diào)可靠制冷供空調(diào)使用；次年的 12 月該段時(shí)間機(jī)組冷凝器以熱水工況運(yùn)行，以7771.25桑拿餐廳空調(diào)水源為低溫源，即提取冷凍水的熱量使冷凍水降溫供空調(diào)使用，將提取的熱量和壓縮機(jī)電熱量轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崴?，?dāng)冷凍水溫度低至 7以下通過(guò)管道自動(dòng)切換接通裙樓 31085為低溫?zé)嵩粗迫崴凶銐驌Q熱低溫源進(jìn)行散冷，保證熱水系統(tǒng)穩(wěn)定高效智能運(yùn)行。四、水源熱泵機(jī)組相關(guān)計(jì)算及選型四、水源熱泵機(jī)組相關(guān)計(jì)算及選型（一）方案選型依據(jù)（一）方案選型依據(jù) 1、采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB5001920032、機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范TJ231-783、建筑給水排水設(shè)

6、計(jì)規(guī)范GB50015-20024、采暖與衛(wèi)生工程施及驗(yàn)收規(guī)范GBJ243-825、公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50189-20056、用戶要求7、皇城地產(chǎn)物業(yè)管理公司提供的空調(diào)數(shù)據(jù)。（二）熱水設(shè)備選型計(jì)算參數(shù)（二）熱水設(shè)備選型計(jì)算參數(shù)1、自來(lái)水平均最低水溫 TW=10，此參數(shù)作為選型用。2、自來(lái)水年平均水溫 TP=23，持續(xù)時(shí)間按 365 天計(jì)算3、室外最低氣溫 TA=5，此參數(shù)作為桑拿區(qū)域散冷不足時(shí)切換大系統(tǒng)的依據(jù)。4、用熱平均水溫 T=5055，按 51計(jì)。（三）空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)（三）空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)1、夏季空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)（參照深圳）干球溫度 Td=33.5濕球溫度 Tw=27.92、冬季空

7、調(diào)室外計(jì)算參數(shù)干球溫度 Tdw=5相對(duì)濕度：70%3、夏季空調(diào)室內(nèi)計(jì)算參數(shù)區(qū)域參數(shù)接待處大廳多功能SPA 美容按摩客房餐廳干球溫度212521252126232623252025相對(duì)濕度506550655065506550655065新風(fēng) M3/H.8.510137.57.513噪音級(jí) dB(A)4055405545553540354545554、冬季空調(diào)室內(nèi)計(jì)算參數(shù)（運(yùn)行時(shí)設(shè)定溫度參數(shù)）性能、區(qū)域接待處大廳多功能SPA 美容按摩客房餐廳干球溫度202218201820202220221618相對(duì)濕度405540554050405030453045新風(fēng) m3/h.8.510137.57.513

8、噪音級(jí) dB(A)405540554555354535454555（四）機(jī)組正常選型計(jì)算（四）機(jī)組正常選型計(jì)算4.1、冷負(fù)荷計(jì)算秋春季酒店類項(xiàng)目按建筑面積冷指標(biāo) 86.0W/估算冷負(fù)荷 Ql=86.0*7771.25/1000=668.3KW4.2.1淋浴熱水負(fù)荷計(jì)算自來(lái)水溫按 10度計(jì)算， 50度熱水 100 噸/天，熱水小時(shí)變化系數(shù) 2.9 計(jì)，熱負(fù)荷 Qr=1.163*100*（50-10）242.9=562.1KW/h4.2.2 恒溫泳池?zé)嶝?fù)荷估算恒溫池溫度為 2427，按 0.41kw/h計(jì)熱負(fù)荷 Qp=0.412520=205.KW/h4.2 衛(wèi)生熱水供熱負(fù)荷衛(wèi)生熱水總負(fù)荷 Qt=

9、QrQp=767.1KW/h4.3、冬季采暖負(fù)荷計(jì)算深圳地區(qū)酒店桑拿類項(xiàng)目按建筑面積采暖指標(biāo) 15.0 W/估算熱負(fù)荷 Qf=15*7771.25/1000=116.6KW4.4、熱水全年平均日負(fù)荷自來(lái)水溫按 23度計(jì)算， 50度熱水 100 噸/天計(jì)，熱負(fù)荷 Qau=1.163*100*（50-23）=3140.1KW/d平均時(shí)負(fù)荷 Qauh=1.163*100*（50-23）242.9=379.4KW4.5、機(jī)組設(shè)備選型及使用根據(jù)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果、經(jīng)濟(jì)性考慮及實(shí)際使用和備用原則，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際以熱水需求及春秋兩季空調(diào)運(yùn)行需要，選用 2 臺(tái)“宏星”牌水源熱泵螺桿冷熱水機(jī)組，型號(hào)分別為 40STD

10、-500WHS3 和 40STD-180WHS3，二用 ，設(shè)備置于負(fù)二層。冷熱源設(shè)備主要參數(shù)如下：序號(hào)機(jī)組名稱機(jī)組型號(hào)及技術(shù)參數(shù)說(shuō)明1恒星水源熱泵螺桿式冷熱水機(jī)組型號(hào)：40STD-500WHS3數(shù)量：1 臺(tái)制冷量：496KW制冷功率：88.3KW制熱量：580KW制熱功率：119.1KW機(jī)組作為全年衛(wèi)生熱水主要熱源源，且在夏季制熱的同時(shí)，可提供一定量的免費(fèi)的冷凍水供系統(tǒng)使用。機(jī)組置于地下二層機(jī)房2恒星水源熱泵螺桿式冷熱水機(jī)組型號(hào)：40STD-180WHS3數(shù)量：1 臺(tái)制冷量：176KW制冷功率：33.1制熱量：208KW制熱功率：44.6KW過(guò)渡季節(jié)及冬季可單獨(dú)提供衛(wèi)生熱水供室外泳池恒溫。過(guò)渡

11、季節(jié)供熱水的同時(shí)提供免費(fèi)冷氣。機(jī)組置于地下二層機(jī)房3閉式冷卻塔型號(hào)：MHB-100數(shù)量：1 臺(tái)風(fēng)機(jī)功率：7.5*2KW水泵功率：4.0KW秋季空調(diào)制冷熱回收散熱不足或完全不散熱時(shí)使用，冷卻水出水521投入使用。設(shè)備置于主樓天面層。4.6、冬季冷負(fù)荷消耗必須面積設(shè)備負(fù)荷 672KW，按建筑面積冷負(fù)荷指標(biāo) 25.0 W/估算空調(diào)換熱面積空調(diào)面積 A=6720.025=2688031085，應(yīng)能滿足散冷需求。供冷、供熱解決方案供冷、供熱解決方案 根據(jù)負(fù)荷計(jì)算及選型結(jié)果，設(shè)備運(yùn)行使用：夏季：空調(diào)：空調(diào)統(tǒng)一使用大廈空調(diào)，夏季 6 個(gè)月全天供應(yīng)冷氣。熱水：只需開啟 1 臺(tái)水源熱泵螺桿冷熱水機(jī)組 40STD

12、-180WHS3 即可滿足全天熱水需求，熱水運(yùn)行時(shí)間 T=3140.1/208=15.0 小時(shí)，即機(jī)組每天運(yùn)行 15 小時(shí)即可滿足全天熱水負(fù)荷需求，同時(shí)，冷氣回收接入大廈裙樓系統(tǒng)，回收冷量 3140.1208（208-44.6）=2466.8KW。過(guò)渡季節(jié)： 空調(diào)：11 月、12 月，3 月 4 月由于大廈停止供應(yīng)冷氣，酒樓桑拿的空調(diào)需求 668.3KW 大于熱水需求 379.4KW。兩臺(tái)水源機(jī)組制冷量 672KW 以全熱回收空調(diào)冷水工況運(yùn)行，熱水制熱余量（788-379.4）408.6KW，通過(guò)閉式冷卻塔進(jìn)行散熱，達(dá)到冷熱平衡。 熱水：機(jī)組熱回收供應(yīng)。 冬季： 空調(diào)：由于餐廳與桑拿冷熱需求矛

13、盾，最惡劣環(huán)境下桑拿部分按摩房間需要采暖；餐廳則需要供冷，故桑拿按摩房間風(fēng)機(jī)盤管為帶 PTC 陶瓷暖風(fēng)盤管，也可供冷。 熱水：2 臺(tái)水源熱泵冷熱水機(jī)組開啟，滿足熱水及恒溫需求所需運(yùn)行時(shí)間為T1=9572/78812 小時(shí)，考慮到冬季環(huán)境溫度低有所降低及熱水負(fù)荷比夏季熱負(fù)荷大的因素，低溫源接通整個(gè)裙樓方能保證 2 臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。運(yùn)行時(shí)間 12 小時(shí)即可滿足熱水負(fù)荷需求。 過(guò)渡季節(jié)水源熱泵熱水機(jī)組還可提供部分冷負(fù)荷給需要供冷的客房使用，一套設(shè)備，滿足兩種需求。( (六六) )節(jié)能措施節(jié)能措施1、嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家相關(guān)節(jié)能規(guī)范，從建筑設(shè)計(jì)上滿足建筑的保溫隔熱性能達(dá)到節(jié)能要求指標(biāo)。本項(xiàng)目根據(jù)公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)

14、準(zhǔn) GB50189-2005進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。2、空調(diào)冷負(fù)荷按單位冷負(fù)荷計(jì)算，本次設(shè)計(jì)的春秋冷負(fù)荷共 668.3KW,由于主機(jī)選型已計(jì)算同時(shí)使用系數(shù)，本次選春秋季主機(jī)冷源，總冷量為（496+176）672KW。3、淋浴及室外恒溫泳池?zé)崴?fù)荷按單位冷負(fù)荷計(jì)算，設(shè)計(jì)的熱負(fù)荷共 767.1KW,由于主機(jī)選型已計(jì)算同時(shí)使用系數(shù)，本次選冬季主機(jī)熱源，總制熱量為（580+208）788KW。4、本項(xiàng)目采用水源熱泵冷熱水機(jī)組的制冷性能系數(shù)（制冷量528KW）COP3.9 及 3.7W/W，水本項(xiàng)目采用水源熱泵冷熱水機(jī)組的制熱性能系數(shù) COP4.9 及 4.7W/W，機(jī)組冷熱均利用，故水源熱泵螺桿冷熱水機(jī)組的綜合

15、性能系數(shù) COP8.8 及 8.4W/W,符合公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)GB50189-2005。5、本設(shè)計(jì)空調(diào)新風(fēng)（含初效過(guò)濾）的風(fēng)機(jī)的單位風(fēng)量耗功率 W 原設(shè)計(jì)及工程方負(fù)責(zé)考慮。0.466、本設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)冷水系統(tǒng)的最大輸送能效比 ER=0.0212。0.0241(夏熱冬暖地區(qū))。最大輸送能效比計(jì)算依據(jù)：ER=0.002342H/(T)式中 H水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程（m）T供回水溫差（）5水泵在設(shè)計(jì)工作點(diǎn)的效率（）冷凍泵 1 最大輸送能效比 ER=0.00234228.5/5/0.73=0.0183冷凍泵 2 最大輸送能效比 ER=0.00234228.5/5/0.63=0.0212冷卻泵 1 最大輸送能效

16、比 ER=0.00234220.0/5/0.76=0.0123冷卻泵 2 最大輸送能效比 ER=0.00234220.0/5/0.68=0.01387、空調(diào)水泵參數(shù)名稱/參數(shù)水泵流量 m3/h揚(yáng)程 mH2O功率 KW效率 冷凍泵 195.528.51573冷凍泵 247.528.57.563%冷卻泵 1100201176%冷卻泵 250205.568%8、DDC 數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用：秋春季冷負(fù)荷大于熱水負(fù)荷，當(dāng)用熱量不足影響制冷時(shí)，閉式冷卻塔按比例投入散熱；冬季熱水負(fù)荷大于制冷負(fù)荷，當(dāng)桑拿餐廳區(qū)域 7771.25無(wú)法消耗冷量或出水溫度4時(shí)，凍水系統(tǒng)自動(dòng)按比例切入整個(gè)裙樓 31085，從而保證機(jī)組

17、提取能量。五五、節(jié)能經(jīng)濟(jì)分析節(jié)能經(jīng)濟(jì)分析節(jié)省直接費(fèi)用節(jié)省直接費(fèi)用深圳地區(qū)為海洋氣候特點(diǎn)，夏季天氣炎熱，全年供冷時(shí)間較長(zhǎng)。每年除了約 15 天的冬季外，桑拿酒店空調(diào)制冷運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 350 天，而衛(wèi)生熱水則全年 365 天均需提供。按每天實(shí)際制取生活熱水 A=100000 升（Ltr），則在此期間熱水所需總熱量為：Q 熱A（T1T2）C365Q 熱：機(jī)組所產(chǎn)生的熱量，千卡（KCAL）A： 每天產(chǎn)生的熱水量，升（Ltr）T1： 全年熱水平均溫度，51T2： 自來(lái)水年平均溫度，23C： 水的比熱，KCAL/. Q 熱100000（5123）1365 1,022,000,000KCAL下表給出該大廈原

18、采用燃?xì)忮仩t及冷回收熱水機(jī)組產(chǎn) 1,022,000,000KCAL 熱量所需運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比為：名名 稱稱單位理論熱值單位理論熱值熱水熱水交換效率交換效率設(shè)備設(shè)備效率效率獲得總熱量所消獲得總熱量所消耗能源總量耗能源總量單單 價(jià)價(jià)( (元元) )費(fèi)費(fèi) 用用( (元元) )燃燃 氣氣鍋鍋 爐爐8600KCAL/立方85%90%155342.76 立方4.90761,179.50熱熱 水水機(jī)機(jī) 組組860KCAL/KW1400297093.0KWH1.00297,093.00上述分析表明：如果采用天然氣鍋爐，每年運(yùn)行費(fèi)用為 761,179.50 元，制每噸水費(fèi)用為20.90 元/噸，而采用冷回收熱水機(jī)組費(fèi)用為 297,093.00 元，每噸水的制取費(fèi)用 8.20 元/噸。間接費(fèi)用間接費(fèi)用免費(fèi)制取的冷量: :冷回收收熱水機(jī)組制熱同時(shí)可進(jìn)行冷量回收，免費(fèi)提供于空調(diào)系統(tǒng)，機(jī)組全年制取熱水的同時(shí)提供的制冷量為：1,022,000,0004.73.