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            全熱回收水源熱泵系統在別墅中的應用實例

            時間:2019-03-28

            1.項目概況


            上海南翔某獨棟別墅,為地下一層,地上二層建筑,總建面積約900平方米,空調面積450平方米,采暖面積500平方米,主要建設內容:地下一層設有酒窖、傭人房、洗衣房、影音室、書房、棋牌室、健身區、休息區、吧臺、衛生間等;一層設有中廚、中餐廳、西餐廳、茶室、客房、衛生間等;二層設有主臥、主衛、書房、更衣室、次臥、次衛、休息區等。本工程為了節能和環保設計采用節能環保的水源熱泵中央空調系統。


            2.空調系統設計選型


            2.1氣象設計參數


            2.1.1夏季參數:


            2.1.2冬季參數:


            2.2主要設計規范、標準


            2.2.1《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》(GB50736-2012)

            2.2.2《建筑設計防火規范》(GB50016-2006)

            2.2.3《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)

            2.2.4《水源熱泵系統工程技術規范》(GB50366-2005)(2009年版)

            2.2.5《實用供熱空調設計手冊》第二版

            2.2.6《水源熱泵工程技術指南》

            2.2.7《建筑給水排水設計規范》(GB50015-2003)(2009年版)

            2.2.8《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》(GB50242-2002)

            2.2.9《埋地聚乙烯給水管道工程技術規程》(CJJ101—2004)

            2.2.10《通風與空調工程施工質量驗收規范》(GB50243-2002)

            2.2.11建筑圖紙及技術要求和當地地質情況(地下土壤為粘土)

            2.2.12其他必需的規范、規程


            2.3室內設計參數


            夏季房間設計溫度為26±2℃,冬季房間設計溫度為18±2℃。


            2.4空調系統機組的功能選型計算:


            2.4.1本項工程的冷熱源設備采用新型多功能一體全熱回收式水源熱泵冷熱水機組。該機組一機多用,可實現全年空調供冷、供暖和熱水供應。即夏季制冷為風機盤管供冷,并利用冷凝廢熱回收,提供生活熱水熱量;過渡季按熱泵工況運行,加熱生活熱水;冬季機組按熱泵工況運行同時為地板供暖和生活熱水提供熱源。


            2.4.2整個空調系統設計采用二管制空調系統,夏季采用水源熱泵空調機組加末端風機盤管空調,同時免費回收熱量加熱生活熱水的空調系統形式,冬季采用水源熱泵空調機組加低溫熱水地板輻射采暖及加熱生活熱水的空調系統形式,不開空調的過渡季節則直接利用水源熱泵空調機組加熱生活熱水。室內末端空調采用臥式暗藏風機盤管暗藏于吊頂內配合裝修側送下回或下送下回空調形式,低溫熱水采暖管道鋪設在地板下,磁磚下,一切以滿足裝修美觀要求達到美觀舒適的效果??紤]到傭人房和酒窖空調時間不同故采用獨立式空調單獨控制處理。


            2.4.3風機盤管和低溫熱水地板采暖系統均采用電磁二通閥根據室內溫度自動進行調節控制,水源熱泵機組采用智能控制器液晶顯示,可自動根據用戶要求調整空調運行模式(制冷、供熱、熱水、制冷+熱水、供熱+熱水),冬夏控制采用手動控制切換,管路壓差控制采用比例式壓差控制系統,滿足機組與系統運轉需要。


            2.4.4新排風系統按每人30CMH計算,每一層設計采用一臺全熱交換器進行新風與排風的通風換氣。

            2.5室內空調冷負荷估算及風機盤管選型設計詳見表1

            2.6室內生活熱水設計詳見表2


            生活熱水加熱量Q=1.16*V*△t=1.16kw/(立方米.℃)*0.5立方米*(45℃-5℃)=23.2kw

            式中:Q表示熱水加熱量(kw),V表示熱水加熱量(立方米),△t表示水溫差(℃)

            室內采暖熱負荷估算及分集水器選型設計

            室內采暖面積500平方米,按110W/平方米計算

            得:500*110=55KW,共分32支路及6套分集水器。


            2.7空調主機選型和打井設計

            2.7.1綜合考慮本建筑為獨棟私家豪華別墅,空調系統同時使用系數相對來說比較低和生活熱水的需求量大,設計采用別墅型全熱回收水源熱泵熱水一體機組一臺,機組制冷量為42.7KW,輸入功率為8.06KW,制熱量為45KW,功率為11.4KW,熱水加熱量為47.4KW,總輸入功率為11.5KW。


            2.7.2打井形式采用單U型PE管(De32管)豎直埋管形式,埋管布置于別墅旁的綠化帶中,單U型管間距設計為4M,單井有效埋管深度為90M,打井深度92M。水平橫管埋深2米,按照夏季負荷及所選用機組考慮打井,打井地下土壤為粘土,根據以往在上海打井經驗及實際應用工程使用情況,設計每延米換熱量為55W/米,經設計計算總共需打井10口,且設計成一路同程管進入機房??照{制冷機房位于一層車庫旁。


            3.機房空調系統圖(見圖2)


            4.室內空調地暖系統圖(見圖3)


            5.室內空調平面圖(見圖4-圖6)


            6.本項目的熱平衡問題


            由于本項目建筑面積只有900平方米,空調面積只有450平方米,采暖面積500平方米,面積非常小,打井數只有10井,而且管井設計成長條形式,因此不會產生熱堆積現場。而且夏季制冷量和冬季制熱量基本接近,且又有熱回收回收熱量,空間大,所以本項目不會產生熱不平衡現場,由此也不需采取任何措施處理。


            7.結論


            7.1工程優點:


            7.1.1采用水源熱泵熱回收機組節能產品,是利用取之不盡的地熱源做為換熱器,沒有大氣污染,具有良好的經濟、社會效益,符合節能環保方向。

            7.1.2采用水源熱泵機組夏天能利用回收熱量免費加熱生活熱水,節能明顯。

            7.1.3采用水源熱泵機組其負荷出力值不受環境的影響,機組穩定可靠,壽命長。

            7.1.4水源熱泵機組體積小,占用面積小,可少占用室內空間。

            由以上可知,本別墅項目設計采用水源熱泵三聯供(空調、采暖、生活熱水)空調系統,在節能性和環保性方面與別的空調系統比較有著很大的優勢,因此值得推廣。此工程正在施工中。

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