1、空氣源熱泵熱水機組中央供熱水系統工程設 計 方 案一、 工程概況及甲方要求：1. 工程概況貴校柳州南亞、冠亞校區綜合樓入住師生約700人，其中南亞校區400人，冠亞校區300人，人均用熱水按30kg/天計算，總量為: 21000 kg/天 （55） 2 甲方要求：A、 要求在兩棟樓天面安裝空氣熱泵熱水機組中央供熱水工程，解決師生沖涼用熱水的問題。B、 要求安裝電輔助加熱裝置，以防冬天極端最冷（氣溫0時）輔助熱泵加熱。C、 要求定時供應熱水。D、 要求安裝回水系統，以方便學生用熱水。E、 要求設備自動化，以方便管理。二、 設計依據：1 B12021.3-2000空氣調節機能源效率限定值及能源等級
2、2 GB19577-2004冷水機組能效限定值及能源效率等級3 GB50015-2003建筑給水排水設計規范4 GB50268-97給水排水管道工程施工及驗收規范5 JGJ116-98建筑抗震加固技術規程6 GB50057-94建筑物防雷設計規范7 JGJ/T16-92民用建筑電氣設計規范8 GB4272-92設備及管道保溫技術通則9 甲方要求三、 設計方案：我公司根據國家規范、標準和本公司一貫秉承的“安全、實用、節能、美觀”八字設計思想，體現設備實用性、合理性和技術先進性，結合貴校樓面的基本情況，設計空氣源熱泵中央供熱水系統方案，具體如下：（一）、南亞校區1 在綜合樓天面安裝“金星牌”KRS
3、-15A空氣熱泵熱水機組壹臺，組成一套空氣熱泵中央供熱水系統。系統在標況下每小時產55熱水1283kg，機組運行9.5小時就能滿足該樓師生日用熱水的要求。2 在綜合樓天面安裝10m3、2m3儲熱水箱各一個，另在地上安裝2m3儲熱水箱一個（供給負一樓教師及飯堂用熱水），水箱內膽采用:=1.5mm SUS304/2B食品級不銹鋼,水箱外殼采用不銹鋼、保溫層采用聚氨酯整體發泡填充,厚度為50MM。3 在空氣熱泵熱水機組與儲熱水箱之間安裝一套ISG40-100加熱循環系統。當儲熱水箱中的熱水未達到設定溫度時，加熱循環泵啟動將儲熱水箱中的水抽至熱泵熱水機組進行循環加熱，直至水溫達到設定要求，確保熱水的溫
4、度恒定。4 在天面及地上水箱中各安裝12KW電輔助加熱壹套，以便冬天極端最冷時輔助加熱。5 在供熱水主管上安裝一套ISG40-100加壓回水系統。該系統有兩個作用：第一，在設定的供水時間段內，開啟向管網內供水，以保證供熱水管網壓力；第二，該系統受溫度控制，當供熱水管網中水溫達不到沖涼的溫度時，將管網中的低溫水抽回儲熱水箱二次加熱，這樣既可以保證打開花灑就有熱水可用，又不浪費水源，節約開支。6 在補冷水管安裝DF32補水電磁閥一臺，DN32電子除垢器一套（凈化水質）。該電磁閥受時間和水箱的水位控制，在設定的時間段內當儲熱水箱水位降至設定水位下限時，電磁閥開啟補水；當水位達到客戶設定的上限要求時，
5、電磁閥關閉停止補水。7 天面熱水管道均采用PPR管（室內管網由土建方負責），并用橡塑保溫材料，外用鋁皮包裝。8 供熱水管采用浮球取水裝置，該裝置在浮力的作用下，始終浮在水箱的上部，取得的都是水箱中較高溫度的熱水。9 由于儲熱水箱對天面的壓力比較大，為了避免損壞屋面結構，采用工字鋼對水箱底座加固，地上水箱采用電磁閥補水，采用C20混凝土底座加固。10 系統采用微電腦可編程“水溫、水位、時間”三位一體全自動控制，以方便管理。（二）、冠亞校區1. 在綜合樓天面安裝“金星牌”KRS-10A空氣熱泵熱水機組壹臺，組成一套空氣熱泵中央供熱水系統。系統在標況下每小時產55熱水862kg，機組運行10.5小時
6、就能滿足該樓師生日用熱水的要求。2. 在綜合樓天面安裝7m3、3m3儲熱水箱各一個，水箱內膽采用:=1.5mm SUS304/2B食品級不銹鋼,水箱外殼采用不銹鋼、保溫層采用聚氨酯整體發泡填充,厚度為50MM。3. 在空氣熱泵熱水機組與儲熱水箱之間安裝一套ISG40-100加熱循環系統。當儲熱水箱中的熱水未達到設定溫度時，加熱循環泵啟動將儲熱水箱中的水抽至熱泵熱水機組進行循環加熱，直至水溫達到設定要求，確保熱水的溫度恒定。4. 在水箱中安裝12KW電輔助加熱兩套，以便冬天極端最冷時輔助加熱泵加熱生產熱水。5. 在供熱水主管上安裝一套ISG40-100加壓回水系統。該系統有兩個作用：第一，在設定
7、的供水時間段內，開啟向管網內供水，以保證供熱水管網壓力；第二，該系統受溫度控制，當供熱水管網中水溫達不到沖涼的溫度時，將管網中的低溫水抽回儲熱水箱二次加熱，這樣既可以保證打開花灑就有熱水可用，又不浪費水源，節約開支。6. 在補冷水管安裝DF32補水電磁閥一臺，DN32電子除垢器一套（凈化水質）。該電磁閥受時間和水箱的水位控制，在設定的時間段內當儲熱水箱水位降至設定水位下限時，電磁閥開啟補水；當水位達到客戶設定的上限要求時，電磁閥關閉停止補水。7. 天面熱水管道均采用PPR管（室內管網由土建方負責），并用橡塑保溫材料，外用鋁皮包裝。8. 供熱水管采用浮球取水裝置，該裝置在浮力的作用下，始終浮在水
8、箱的上部，取得的都是水箱中較高溫度的熱水。9. 由于儲熱水箱對天面的壓力比較大，為了避免損壞屋面結構，采用工字鋼對水箱底座加固。10. 系統采用微電腦可編程“水溫、水位、時間”三位一體全自動控制，以方便管理。四、 設計特點及說明：1 高效節能：機組每耗1度電可以產生相當于34.5度以上的電所產生的熱量，較電熱水器節能65%80%（如果綜合利用可節能85%90%）。2 安全環保：機組系統內設有漏電、過載、缺相、缺水、壓力等多重保護，對人、機都不存有任何不安全隱患；沒有廢氣、廢渣等污染的排放和燃料泄露、火災爆炸、中毒等危險，所有熱煤（冷煤）符合我國能源政策和環保要求。3 模塊式結構，儲水式作業方式
9、，臨時停電不影響系統供應熱水，無需備用設備。4 采用微電腦中央控制：包括水溫控制、單機控制、恒溫控制、時間控制、壓力控制等，全自動運行，無需專人操作；水溫調節、供水時間調節等由用戶按需要設置，易于管理，使用方便。5 機組采用了五星公司的獨特設計，技術創新，從而使加熱熱水的時間更快，水溫更高（可達55），能更好地滿足各層次的熱水需求。6 一年四季，無論晴、雨、晝、夜全天候生產供應熱水，不用任何輔助能源。7 主機選用世界名牌優質熱泵型壓縮機和相關配件，外殼采用碳鋼噴塑制作，使機組的使用壽命更長。8 機組可以安裝在室外，如屋頂、露天放置，可以實現遠程監控，占地面積小，安裝簡單，無需另設工作房。附件一
10、：機組冬季超低溫啟動與安全運行技術說明：熱泵機組在冬季室外氣溫-5以下工況運行時，冷媒系統的R22的蒸發壓力將在2kg/cm2以下，導致吸氣壓力過低，將影響壓縮機的正常運轉，這時冷媒系統的低壓保護開關將運行，以保護壓縮機，這將導致熱泵機組的低溫下難以啟動，同時低溫下運行時，壓縮壓的壓縮比將加大，壓縮機的運行極不安全，且運轉率增高，室外蒸發器容易結霜，增加耗電。一般廠家采用使低壓保護邏輯失效的方法幫助壓縮機強制啟動，這樣將造成壓縮機大量失油，影響壓縮機的使用壽命，嚴重的會導致壓縮機燒毀。五星公司熱泵機組為改善上述狀況，在冷媒系統元件上做出大量改進：將冷凝器、蒸發器的換熱面積加大，減少換熱溫差，降
11、低壓縮機的壓綜述比。 設置了諸多保護：如壓力過高、壓力過低、電壓過高、電壓過低、逆相、缺相、相間不平衡、水溫過高、水溫過低、防凍保護、壓縮機油溫過高、排氣溫度過高、電機線圈過熱、水流量保護、壓縮機過載、安全閥等保護并報警。設置了安全閥、防止冬季高壓壓力過高。五星公司的熱泵機組能確保在-7低溫下可安全穩定地運行。附件二：機組冬季水系統防凍技術說明：A、水系統防凍的必要性：當熱泵機組在冬季0以下氣溫工況長時間停機時，例如：夜間及節假日等時間，水系統中的水溫降低0以下時，會發生凍結，導致管道及水泵體凍裂，因此須設置保護措施防止此類危險發生。B、水系統防凍措施：熱泵為防止水系統凍結，設置了由微電腦控制
12、的防凍措施。當外氣溫度低于0-4時（0-4內可調，根據用戶現場情況而定），由微電腦控制自動啟動水泵運行，當主機出水溫度低于5-7時（5-7內可調，根據水系統保溫情況而定），自動啟動主機運行制熱，使水溫上升至15后停機。C、水系統防凍建議：當熱泵機組在冬季長期停機時，例如：春節期間，應將水系統放干，以節省水泵及主機為防凍而啟動所耗費的電費。附件三：熱泵機組自適應智能化熱泵除霜技術說明：熱泵機組在冬季制熱工況運行時，當濕度高于50%，氣溫較低時，蒸發器就會發生潛熱交換，引起蒸發器結霜。熱泵機組需進入除霜循環，此時熱泵不僅不能給系統提供熱量，反而會吸收熱量，影響了熱泵機組的平均制熱量和平均制熱效率。
13、因此熱泵機組除霜技術的先進性與如何減少機組的結霜量對提高熱泵機組的平均制熱量及平均制熱效率至關重要。“五星”熱泵主機在降低結霜時的室外氣溫、減少結霜量以及智能化除霜等方面均有自己的獨到技術。首先，降低結霜時的室外氣溫、減少結霜量是最關鍵的，對提高冬季平均熱量、制熱效率具有決定性的作用：1. 蒸發器換熱面積比其它廠家的設計加大了20%，減少了通過蒸發器的空氣源換熱溫差，使冬季采暖的蒸發溫度不需要太低，即在同等室外溫度及濕度條件下不會結霜或減少結霜量，因而減少了除霜次數及除霜時間，大大提高平均制熱量。2. 低壓旁通系統可提高高壓排氣溫度，同時提升蒸發溫度，使盤管不會結霜或減少結霜量。由此可見，同等
14、氣侯條件下，一般廠家的熱泵已結霜時，而“五星”的熱泵不會結霜，同等濕度條件下，“五星”熱泵機組結霜時的室外氣溫較一般廠家的低2-3。C。整個冬季運行中，可比其它廠家減少20-30%的結霜量，使冬季平均制熱量提高20-30%（根據氣候不同而有不同）。降低結霜時的室外氣溫、減少結霜量是一般廠家尚未關注的， 根據我們對目前市場上主要熱泵除霜系統的調查了解，除霜系統的控制主要分為以下三類。1.繼電器控制。此類控制多出現在無電腦控制的機組上，其主要控制手段為一個溫度繼電器和一個化霜計時器。此種除霜控制使用不靈活，可靠性、效率較低，而且除霜不徹底，故障率高，其優點是成本低廉，系統簡單。2.電腦控制。根據溫
15、度、時間兩個參數聯合控制除霜。其主要控制手段為室外傳感器和可調節的化霜間隔。此種方式對如何設定啟動除霜的室外溫度值和除霜的間隔時間需要豐富的經驗，且隨地區的不同和氣候條件的不同（主要是溫度的不同），其設定值也不同，甚至白天和夜間運行的設定也不相同，這樣對用戶的使用造成了不便。 可見，以上二類除霜系統還存在的各種缺陷，使熱泵機組的冬季運行存在著許許多多的隱患或困難。3.自適應智能化熱泵除霜技術：“五星”公司集多年生產熱泵機組的經驗，在其先進的MACROPLUS II電腦控制系統上開發了最先進的具有適應功能的智能型熱泵機組除霜控制系統，使熱泵機組的控制水平進入了一個新的紀元。下面就詳細介紹此除霜系
16、統的控制邏輯。 除霜理念原則：蒸發器有霜必化是不經濟的；經研究及實驗報告證明，蒸發器結霜達50-60%時化霜，最為經濟；除霜過程的時間愈短愈好，除霜周期愈長愈好。 除霜原理：利用“熱氣反向”逆循環微電腦控制自動除霜。除霜控制參數“采用壓力、溫度、時間三個參數聯合控制智能除霜。 除霜用硬件配置：中文MACROPLUS II微電腦控制器：室外溫度傳感器；蒸發器表面溫度傳感器；低壓壓力傳感器；高壓壓力傳感器；除霜控制過程：第一步：微電腦讀取盤管表面溫度、壓力、環境溫度，自動采樣并感知蒸發器結霜程度是否達到50-60%，以判斷是否需要除霜。第二步：若需除霜，由微電腦控制四方閥換向，壓縮機不停機，同時自
17、動停止風扇運轉，風冷蒸發器轉為冷凝器，向室外放熱，使盤管的霜融化。第三步：電腦不斷偵測盤管表面溫度，高壓壓力，根據盤管表面溫度設定值、高壓力設定值、最長除霜時間設定值來綜合判斷是否結束除霜，以先達到參數為準。第四步：除霜結束，風機開啟最高一檔,迅速將盤管表面水膜吹干，以防盤管上遺留的水凍結成冰，此后除霜結束，切換四方閥，自動回復到制熱工況，完成自動化除霜。熱泵機組運轉高壓壓力典型結霜面積大于50%后之化霜曲線圖 開始化霜 化霜后水膜開始蒸發點22 18 恢復正常制暖 14 化霜結束，同時水氣蒸發1030 60 90 120 150 180自適應智能化除霜控制系統的先進性：a) 整個除霜進程中壓
18、縮機不停機，避免了除霜中壓縮機頻繁停機對壓縮機的壽命的影響。b) 除霜結束，恢復制暖的瞬間，為保護壓縮機，MACROPLUS II微電腦自動將壓縮機卸載至50%工況運行，同時設置除霜高壓壓力保護以保護壓縮機。一般廠家無此類保護，將使壓縮機的壽命大大減少。c) 值得說明的是，微電腦可記錄上一次的除霜時間、除霜周期及控制參數，對初設置的變量進行優化，這就是智能化除霜系統中的自適應系統。d) “五星”公司秉持本地化設計的理念，根據多年收集的各地氣象資料，在工廠運轉測試站調試熱泵機組時，依據用戶當地的氣候狀況來設定MACROPLUS II電腦經驗公式中各變量的設定值，以保證不同的地區，不同的溫度氣候，均可高效率地除霜。此項除霜技術真正實現全智能化自動除霜。可以提高熱泵機組的冬季平均制熱效率達30%以上，還可以降低除霜工況時壓縮機的負荷，延長壓縮機的使用壽命，同時將除霜時水系統水溫波動準確控制在1。C以內。
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