地源热泵空调系统设计培训教程课件.ppt
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1、设计中心 潘松法2009年6月专业.一、地热能交换系统简介一、地热能交换系统简介 二、水源热泵机组的选择二、水源热泵机组的选择 三、空调负荷计算三、空调负荷计算 四、中央空调水系统设计四、中央空调水系统设计 五、中央空调风系统设计五、中央空调风系统设计 六、地埋管的设计六、地埋管的设计专业.一、地热能交换系统简介专业.专业.优点:室外施工费用相对较低缺点:室外占地面积较大一般适用于小型的而且具有足够占地面积的地方。专业.优点:运行及维护费用低 占地面积较小 冬季无需辅助热源 不产生任何污染 节能效果明显 缺点:初投资费用稍高专业.优点:运行及维护费用低 无需占用土地 室外施工费用低 冬季无需辅
2、助热源 不产生任何污染缺点:需临近较大面积水域 系统效率低于其他方式与其他地源热泵系统的比较:专业.优点:运行及维护费用低 室外施工费用较低 冬季无需辅助热源 无需占地,受建筑周围环境影响小 不产生任何污染 换热效率高,节能效果明显缺点:打井受政策限制 系统易受地下水源状况影响与其他地源热泵系统的比较:专业.二、地源热泵机组的选择专业.专业.单机冷量大,效率高,可以分段调节或无级调节,可用于夏季制冷冬季制热。适用于影剧院、酒店、办公楼、商场等大型场所.。注注:地下水式可采用大温差小流量设计。R22制冷量:134KW3192KWR134a制冷量:144956KW专业.机组主要优点是结构紧凑、体积
3、小、重量轻、运行平机组主要优点是结构紧凑、体积小、重量轻、运行平稳、管理方便稳、管理方便.而且采用模块化设计,可以进行自动增卸而且采用模块化设计,可以进行自动增卸载调节能量。载调节能量。具有热回收功能,可提供免费生活热水。具有热回收功能,可提供免费生活热水。其中全热回收型机组,其中全热回收型机组,具有制冷,制热,制冷具有制冷,制热,制冷+热水,热水,制热制热+热水,热水五种模式,热水,热水五种模式,真正真正“一机三用一机三用”功能。功能。主要用于中、小型主要用于中、小型宾馆、办公、医院、药宾馆、办公、医院、药厂厂等场所等场所制冷量:8296KW专业.方便独立计费,免除物业管理纠纷方便独立计费,
4、免除物业管理纠纷各户独立操作,实现自由制、制热,各户独立操作,实现自由制、制热,达到传达四管效果达到传达四管效果具有回收建筑物内余热功能具有回收建筑物内余热功能系统具有灵活的扩展能力系统具有灵活的扩展能力系统布置紧凑、灵活系统布置紧凑、灵活省掉中央机房,减低公共部分管道省掉中央机房,减低公共部分管道的占用空间的占用空间无需一次投入主机,分散投资压力无需一次投入主机,分散投资压力 主要办公、宾馆、医院等场所主要办公、宾馆、医院等场所专业.三、负荷计算专业.摘自摘自暖通空调暖通空调.动力动力 在没有掌握具体空调房间的面积、性质、使用对象等情况下,仅知在没有掌握具体空调房间的面积、性质、使用对象等情
5、况下,仅知道整个建筑的面积,可通过建筑面积来估算确定空调负荷。道整个建筑的面积,可通过建筑面积来估算确定空调负荷。按建筑面积估算按建筑面积估算注:注:1.1.上述指标为总建筑面积的冷负荷指上述指标为总建筑面积的冷负荷指标标,建筑物总面积小于建筑物总面积小于5000m5000m2 2时时,取上取上限值限值.大于大于10000m10000m2 2时时,取下限值取下限值.2.2.按照上述指标确定的冷负荷按照上述指标确定的冷负荷,即是制即是制冷机容量冷机容量,不必再加系数不必再加系数.3.3.博物馆可参考图书馆博物馆可参考图书馆,展览馆可参考展览馆可参考商店商店.其他建筑物可参考类似的建筑其他建筑物可
6、参考类似的建筑.4.4.由于地区差异较大由于地区差异较大,上述指标以北京上述指标以北京地区为准地区为准.南方地区可按上限采取南方地区可按上限采取.5.5.全年用空气调节系统冬季负荷可按全年用空气调节系统冬季负荷可按下述方法估算下述方法估算:北京地区为夏季冷负北京地区为夏季冷负荷的荷的1.11.11.21.2倍倍,广州地区为夏季冷广州地区为夏季冷负荷的负荷的1/31/31/4.1/4.专业.在需要进行工程方案的初步设计及报价时在需要进行工程方案的初步设计及报价时,可通过下表对空调负荷进行估可通过下表对空调负荷进行估算,以下为部分算,以下为部分WFI常用单位面积空调负荷估算指标。常用单位面积空调负
7、荷估算指标。按空调面积估算按空调面积估算专业.专业.以下为以下为技术措施技术措施部分具有代表性的单位面积空调负荷估算指标。部分具有代表性的单位面积空调负荷估算指标。摘自摘自暖通空调暖通空调动力动力按空调面积估算按空调面积估算专业.在做施工设计时,必须进行详细的负荷计算,且详细的负荷计算有利于准确确定空调的初投资和保证良好的运行效果。所以详细的负荷计算在设计时是非常有必要的。空调负荷详细计算通常由以下几部分组成:通过围护结构传入的热量透过外窗进入的太阳辐射热量人体散热量照明散热量设备等其他内部热源的散热量食品或物料的散热量渗透空气带入的热量伴随各种散湿过程产生的潜热量空调负荷专业.首先我们对由于
8、围护结构传热产生的冷负荷进行计算,建筑的围护结构一般分为内围护和外围护结构,与室外空气接触的围护结构被称为外围护结构,顾名思义,内围护结构就是与建筑内其他相邻房间的间隔结构。这两项在负荷计算中要分别进行计算!1.1.外墙冷负荷外墙冷负荷 要计算通过外墙的传热负荷通常要知道外墙的结构类型、外表面颜色、传热系数以及其朝向。具体可按当地的节能标准取数。专业.2.2.外窗冷负荷外窗冷负荷 外窗冷负荷与外墙冷负荷不同,它包含两部分,由于温差传热形成的负荷与由于太阳辐射所形成的负荷。1)温差传热负荷计算公式:Qc=KFt K窗的传热系数 W/m F窗的面积 mt-计算时刻的负荷温差 计算时需确定的原始参数
9、为:窗的面积,窗的传热系数。2)太阳辐射负荷Q=FXgXdJwtXg-窗户的构造修正系数Jwt计算时刻下,透过无遮阳设施外窗的太阳总辐射强度 W/m地点修正系数 计算时需确定的原始参数为:窗的种类,窗玻璃遮挡系数,窗玻璃内遮阳系数,窗的阴影面积。专业.3.3.人体冷负荷人体冷负荷 人体散热形成的冷负荷和散湿量按下式计算:1)人体散热冷负荷 CLr=n(q1Cq2)Cr CLr人体散热形成的冷负荷 n空气调节房间内的人数(人)q1-每个人散发的显热量(W)q2-每个人散发的潜热量(W)C人体显热散热冷负荷系数 该系数取决于人员在室内的停留时间及由进入室内时算起至计算时刻的时间。对于人员密集的场所
10、,如电影院,剧场,会堂,体育馆等,可取1;24h内室温不能保持恒定(夜间停止使用),取1。Cr群集系数2)Wr=nWCrn空气调节房间内的(人)W每个人的散湿量 g/hCr群集系数 专业.4.4.照明冷负荷照明冷负荷 照明散热形成的冷负荷可根据照明器材的类型及安装方式的不同,按下式计算:1).白炽灯 CL1NN1Ccl1 2).明装荧光灯(镇流器安装在空调房间内)CL1(N1N2)n1Ccl1 3).暗装荧光灯(灯管安装在顶棚的玻璃罩内)CL1N1n1n2Ccl1 式中 CL1照明散热形成的冷负荷(W)N白炽灯的功率(W)N1荧光灯的功率(W)N2镇流器的功率(W),一般取荧光灯功率的20;n
11、1-灯具的同时使用系数 n2-考虑灯罩玻璃反射,顶棚内通风等情况,当荧光灯 上部有小孔时,取 n2=0.5-0.6,灯罩上无孔时,视顶棚通风情况取0.6-0.8。Ccl1-照明散热形成的冷负荷系数 专业.注:摘自全国民用建筑工程设计技术措施注:摘自全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调暖通空调.动力动力专业.5.5.渗透空气冷负荷渗透空气冷负荷 通过外门开启及围护结构缝隙渗入室内的空气量按可按下述方法计算:(1)、由于外门开启而渗入的空气量G1按下式计算:G1=n*Vm*w式中G1由于外门开启而渗入的空气量(kg/h);n每小时的人流量(人次/h);Vm外门开启一次(包括出入各一次)的空气渗入量
12、m3/(人次.h),按下表选用;w室外空气密度(kg/m3)。(2)、通过围护结构、门、窗渗入室内的空气量G2可按换气次数估算:G2=V*w式中G2围护结构、门、窗缝隙渗入室内的空气量(kg/h);每小时的换气次数,与房间容积和门、窗的多少有关,一般可按下表 估算;w室外空气密度(kg/m3)。专业.四、中央空调系统水系统设计专业.压缩机压缩机冷凝器蒸发器节流装置地埋管室内末端冷媒循环水循环源侧水系统负荷侧水系统下面以一个简单的水系统流程图来介绍什么是中下面以一个简单的水系统流程图来介绍什么是中央空调的水系统及其原理央空调的水系统及其原理专业.原理图原理图(流程图流程图)专业.水泵水泵.冷却塔
13、冷却塔.集、分水器集、分水器(无系统分区时无此设备无系统分区时无此设备).水处理装置水处理装置.全自动软化装置全自动软化装置.膨胀水箱膨胀水箱(高位及落地式两种高位及落地式两种)专业.1.根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷负荷计算。根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷负荷计算。2.统计建筑空调总冷负荷统计建筑空调总冷负荷Q。3.大部分建筑需要考虑房间的同时使用率,一般建筑的同时使用率为大部分建筑需要考虑房间的同时使用率,一般建筑的同时使用率为 8590%,特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定。,特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定。4.制冷机组冷负荷制冷机组冷负荷=建筑空调总冷负荷建筑空
14、调总冷负荷*同时使用率。根据计算的制冷机同时使用率。根据计算的制冷机冷负荷即可选择制冷主机。制冷主机用在政府会堂等重要建筑时,应冷负荷即可选择制冷主机。制冷主机用在政府会堂等重要建筑时,应考虑备用。考虑备用。5.当实际工况与水源热泵机组额定工况不同时,应进行修正后再做校核。当实际工况与水源热泵机组额定工况不同时,应进行修正后再做校核。专业.风机盘管有两个主要参数:制冷(热)量和送风量,故选择风机盘管有如下风机盘管有两个主要参数:制冷(热)量和送风量,故选择风机盘管有如下两种方法:两种方法:(1)房间循环风量)房间循环风量=房间面积房间面积*层高(吊顶后)层高(吊顶后)*房间换气次数。房间换气次
15、数。利用循环风量对应风机盘管中速风量,即可确定风机盘管型号。利用循环风量对应风机盘管中速风量,即可确定风机盘管型号。若产品未提供不则风速下的客定值数据时,可参考下表进行换算若产品未提供不则风速下的客定值数据时,可参考下表进行换算风机盘管的选择风机盘管的选择专业.(2)房间所需冷负荷)房间所需冷负荷=房间的计算瞬时最大冷负荷房间的计算瞬时最大冷负荷(估算时估算时 房间单位房间单位负荷负荷*房间面积房间面积)利用房间冷负荷对应风机盘管中速风量时的制冷量即可确定风机盘利用房间冷负荷对应风机盘管中速风量时的制冷量即可确定风机盘管型管型 号。确定型号以后,还需确定风机盘管的安装方式(明装或号。确定型号以
16、后,还需确定风机盘管的安装方式(明装或暗装),送回风方式以及水管连接位置(左或右)等条件。暗装),送回风方式以及水管连接位置(左或右)等条件。当出风管较长时当出风管较长时,选型时要注意校核机外余压是否能满足工程实际需要。选型时要注意校核机外余压是否能满足工程实际需要。注注:风机盘管冷量测定工况风机盘管冷量测定工况:干球温度干球温度27C,27C,湿球温度湿球温度19.5C,19.5C,进出水温差进出水温差5C5C 热量测定工况热量测定工况:干球温度干球温度21C,21C,进水温度进水温度60C60C对于一般的住宅和办公建筑,房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管;房间单位面积负荷对于一般的住宅和
17、办公建筑,房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管;房间单位面积负荷较大,对噪音要求不高时可考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管。较大,对噪音要求不高时可考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管。专业.空气处理机组主要用于处理室内空气和供新风,一般有回风工况和新风工况两种工作空气处理机组主要用于处理室内空气和供新风,一般有回风工况和新风工况两种工作状态。状态。一般有吊顶式和落地式两种。落地式包括立式和卧式两种。另外机组的送回风方式也一般有吊顶式和落地式两种。落地式包括立式和卧式两种。另外机组的送回风方式也有多种情况。根据建筑情况和建筑业主的要求进行最终的确定。有多种情况。根据建筑情况和建筑业主的要求进行最
18、终的确定。空气处理机组的选择一般由下列几个主要参数决定:风量、冷量、机外余压和噪声空气处理机组的选择一般由下列几个主要参数决定:风量、冷量、机外余压和噪声1.1.先根据系统需要的风量确定空气处理机组的型号先根据系统需要的风量确定空气处理机组的型号2.2.然后根据需要提供的冷量来决定其排管数。然后根据需要提供的冷量来决定其排管数。3.3.根据系统需要的余压要求确定余压根据系统需要的余压要求确定余压4,4,根据环境的噪音值与室内之差根据环境的噪音值与室内之差,做好防噪措施做好防噪措施.空气处理机组的选择空气处理机组的选择空气处理机形式空气处理机选型步骤专业.SLS 200 -250叶轮名义直径叶轮
19、名义直径泵进出口公称直径泵进出口公称直径SLS单级单吸立式离心泵单级单吸立式离心泵.水泵及其选型水泵及其选型命名方式:命名方式:专业.一般来说一般来说,空调水系统采用的均为离心式水泵空调水系统采用的均为离心式水泵,因为其压头和流量都比较因为其压头和流量都比较容易满足水系统的要求容易满足水系统的要求.安装形式上分为立式泵及卧式泵安装形式上分为立式泵及卧式泵.从水泵构造上从水泵构造上分单吸泵及双吸泵分单吸泵及双吸泵.卧式泵卧式泵 卧式泵是目前最常用的空调卧式泵是目前最常用的空调水泵水泵,其结构简单其结构简单,造价相对造价相对低廉低廉,运行的稳定性好运行的稳定性好,噪音噪音较小较小,减振设计方便减振
20、设计方便,维修比维修比较容易较容易.缺点是占用一定面缺点是占用一定面积积.卧式离心泵卧式离心泵专业.立式泵立式泵当机房面积较为紧张时当机房面积较为紧张时,立式泵体现立式泵体现出其占地面积较小的优势出其占地面积较小的优势,通常其电通常其电机设于水泵的上部机设于水泵的上部.运行稳定性不如运行稳定性不如卧式泵卧式泵,减振设计相对困难减振设计相对困难.另外另外,维维修难度也比卧式泵大一些修难度也比卧式泵大一些.专业.第一步:水泵流量的确定第一步:水泵流量的确定冷冻水水流量:为所对应的冷水机组的冷冻水流量冷冻水水流量:为所对应的冷水机组的冷冻水流量,计算水泵流量应计算水泵流量应附加附加5%5%10%10
21、%的裕量,或根据如下公式进行计算。的裕量,或根据如下公式进行计算。L=Q tx1.163其中:其中:L L为冷冻水水流量,为冷冻水水流量,m m3 3/h;/h;Q Q为乘以同时使用率后的总冷负荷,为乘以同时使用率后的总冷负荷,kw;kw;t t为冷冻水进出水温差,为冷冻水进出水温差,一般取,一般取4.54.55 5。X(1.151.2)专业.冷却水水流量:为所对应的冷水机组的冷却水流量冷却水水流量:为所对应的冷水机组的冷却水流量,计算水泵流量应附加计算水泵流量应附加5%5%10%10%的裕量,或根据如下公式进行计算。的裕量,或根据如下公式进行计算。L=Q1+Q2tx1.163X(1.151.
22、2)其中:其中:L L为冷却水水流量,为冷却水水流量,m m3 3/h;/h;Q Q1 1为乘以同时使用率后的总冷负荷,为乘以同时使用率后的总冷负荷,kw;kw;Q Q2 2为机组中压缩机耗电量,为机组中压缩机耗电量,kw;kw;t t为冷却水进出水温差,为冷却水进出水温差,一般取,一般取4.54.55 5。补水水量:补水量为系统水量的补水水量:补水量为系统水量的1%1%2%2%专业.第二步:水泵扬程的确定第二步:水泵扬程的确定冷冻水泵扬程的确定冷冻水泵扬程的确定 1.1.制冷机组蒸发器水阻力:一般为制冷机组蒸发器水阻力:一般为5 57mH7mH2 2O O;(具体值可参看产品样本);(具体值
23、可参看产品样本)2.2.末端设备(空气处理机组、风机盘管等)表冷器或蒸发器水阻力:一末端设备(空气处理机组、风机盘管等)表冷器或蒸发器水阻力:一 般为般为4 46mH6mH2 2O O;(具体值可参看产品样本);(具体值可参看产品样本)3.3.回水过滤器阻力,一般为回水过滤器阻力,一般为3 35mH5mH2 2O O;4.4.分水器、集水器水阻力:一般一个为分水器、集水器水阻力:一般一个为3mH3mH2 2O O;5.5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失:沿程阻力一般为比摩阻制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失:沿程阻力一般为比摩阻(100(100 300Pa/m)300Pa/m)每乘以管
24、道长度每乘以管道长度.局部阻力为沿程阻力的局部阻力为沿程阻力的50%.50%.综上所述,冷冻水泵扬程为上述阻力之和。综上所述,冷冻水泵扬程为上述阻力之和。冷却水泵扬程的确定冷却水泵扬程的确定 扬程为冷却水系统阻力扬程为冷却水系统阻力+冷却塔积水盘至布水器的高差冷却塔积水盘至布水器的高差+布水器所需压力布水器所需压力补水泵扬程的确定补水泵扬程的确定 扬程为扬程为定压点与最高点距离定压点与最高点距离+水泵吸水端和出水端阻力水泵吸水端和出水端阻力+3+35mH5mH2 2O O的富裕扬程。的富裕扬程。专业.由上表可见:水泵并联运行时,流量有所衰减;当并联台数超过由上表可见:水泵并联运行时,流量有所衰
25、减;当并联台数超过3 3台时,衰减尤台时,衰减尤为厉害。故建议:为厉害。故建议:1.1.选用多台水泵时,要考虑流量的衰减,一般附加选用多台水泵时,要考虑流量的衰减,一般附加5%5%10%10%的裕量的裕量.2.2.水泵并联不宜超过水泵并联不宜超过3 3台,即进行制冷主机选择时也不宜超过三台台,即进行制冷主机选择时也不宜超过三台。3.3.大中型工程应分别设置冷大中型工程应分别设置冷,热水循环泵热水循环泵.一般,冷冻水泵和冷却水水泵的台数应和制冷主机一一对应,并考虑一台备一般,冷冻水泵和冷却水水泵的台数应和制冷主机一一对应,并考虑一台备用。补水泵一般按照一用一备的原则选取。用。补水泵一般按照一用一
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