住宅型水源热泵系统设计方案.doc

住宅型水源热泵系统设计

目录

一、工程概况说明……………………………………………………..3

二、负荷计算…………………………………………….. 4

三、机组设备的选择…………………………………………….5

四、设备和配件的采购………………………………………..6

五、设备的开箱检查…………………………………..6

六、机组组装………………………………………..7

七、机组调试……………………………………………..9

八、施工图绘制…………………………………………….9

参考文献…………………………………….9

一、工程概况
1.工程介绍
定州市叮咛镇一新农村建设标志性房屋，建筑面积为207M2，层数为两层，采暖和制冷采用家用小型水源热泵；建筑采用钢筋砖混结构，层高为3米，建筑物高度为8米。
此建筑主要用于冬天制热和夏天制冷，室内机要求与室内装潢相匹配，不占用室内空间，地下水源充足，要求空调管路简单，容易施工；辅材料少，易于购买
2安装家用水源热泵系统应符合的要求：
水源的水温应在7~30℃之间，水量应满足空调负荷的需要。水质应符合生
活杂用水水质标准。
当采用井水时，必须注意回灌，保护地下水水质不被污染。
水源热泵机组应加强防振，隔声处理，对于隔声要求较高的房间应选用消音器，附合《民用建筑隔声设计规范》（GBJ118-88）的有关规定。
循环水泵选择应根据系统水力计算决定，对于大中型系统应设备用泵，小系统可以不设备用泵。
水管系统宜按同程设置，水管系统应有≥0.3%的坡度。最高处设排气最低处
设泄水装置，室内水管不做保温。封闭水系统应设膨胀水箱。
3 选用家用水源热泵系统的优点
　 1 高效节能性
家用中央空调系统采用了自动控制系统，达到设定值后停止转动，低于设定值后自动启动，使每台室内机都得以高效运转，相比传统中央空调节能40%以上，减少运行费用、节能、经济。最具特色的是该系统配有耗电量小（1,67kw/h）,用水量小（0.86m3//h)等优点。
　　2 控制的便利性
　　家用中央空调系统配备有集中控制功能，使用户操作控制随心所欲、控制非常便利。另外还有手动转换供热/冷模式，有定时、夜间设定模式，可同时实现集中管理和单独控制。
　　3 款式的多样性
　　风机盘管的型号很多，有暗装，明装，立明，卧明，四吹铝合金面板，四吹塑料面板等，用户可根据需求和建筑物的美观角度选择合适的风机盘管。

　 4 安装的灵活性
　　机组外有四个接口分别接冷冻管和冷却水管，管道采用PPR管，节省了安装成本，简化了安装过程，安装非常灵活。机组小巧紧凑，方便安装，能节省室外空间，美化家居环境，减少室外机数量。
　　5维护的方便性
家用中央空调系统中设计了故障自动判别、误配线误配管自检，故障后备运转等功能，便于维护人员及时快速地进行维护。维护人员可根据故障显示进行维护或修理，非常方便和高效。带有自动故障检测，方便检修
（二）负荷计算
参考资料：
地质、水文及气象资料（石家庄地区）：
1．地下水位：最高地下水位－20m。
2．气温：累年最冷月平均气温：一月份－2.9℃。
累年最热月平均气温：七月份26.5℃。
极端最低气温－17.9℃，极端最高气温42.8℃。
3．相对湿度：冬季平均46％，夏季平均56％。
4．基本风压：0.3kN/m²。
风力、风向：冬季平均风速：2.4m/s，冬季最大风速：18 m/s。
夏季平均风速：2.0m/s，夏季最大风速：17 m/s。
主导风向：冬季：东北，北。夏季：西南。
5．最大冻结深度：60cm。
6．抗震设防烈度：7度。
在方案设计阶段，可采用冷负荷指标估算确定；在初步设计阶段，可采用分项简化计算方法进行，分项内容包括围护结构、人员、设备、灯光、食物和新风（或渗透风），其中国护结构负荷项可按经验指标估算确定；在施工图设计阶段，均应对空调房间或区域进行逐时冷负荷计算。
1．逐时冷负荷计算应按国家现行《采暖通风与空气调节设计规范》的要求进行。
2．空调房间或区域的夏季冷负荷，应按各项逐时冷负荷的综合最大值确定。
3．空调系统冷负荷，应根据所服务房间的同时使用情况，按各空调房间或区域逐时冷负荷的综合最大值确定。
4．对间歇使用空调的房间，在选择空调末端设备时，应充分考虑建筑物蓄热特性形成的负荷。
5. 对能单独使用空调的房间，在选择空调末端设备时，应考虑邻室不使用空调时形成的负荷。
6．空调系统的冬季热负荷，可参考夏季冷负荷的数值，乘上经验系数决定。
通常考虑一个房间的冷负荷是从以下几个方面考虑：
　　1. 外墙和屋面温差传热的冷负荷
　　2. 外窗温差传热的冷负荷
　　3. 外窗太阳辐射的冷负荷
　　4. 内围护结构传热的冷负荷
　　5. 人体散热的冷负荷
　　6. 照明散热的冷负荷
　　7. 设备散热的冷负荷
　　8. 食物散湿形成的潜热冷负荷
　　9. 空气渗透带入室内的冷负荷
　计算参考文献见附录
　根据设定的各房间的冷负荷，每个房间所需的冷负荷量计算如下：
楼层
房间名称
制冷面积m 2
总冷负荷
一楼
卧室
13.5
1145 W
客厅
32.4
2592 W
二楼
客房
22.4
1792 W
子女房
18
1440W
老人房
10.4
832W
（二）机组设备的选择
（1）室内机的选择
　　根据每个房间的特点和具体负荷情况，结合家用中央空调系统的室内机型号（现在主要是恒星）来选择合适的空调室内机。室内机样式主要有三种：四面出风嵌入式、风管式、壁挂式。
　　四面出风嵌入式室内机：四个方向立体送风，可以快速实现舒适温馨的室内空间；控制面板为正方形，美观大方；机体超薄可以轻松隐藏于天花板内部，
　　即使天花板内部空间狭窄也能轻易安装。控制方式多样化，即可以遥控，又可以线控，还可以进行网络控制，使用方便；此机器安装完后，人可见的只有机器的控制面板，给人感觉非常的时尚和美观。
　　风管式室内机：机体超薄设计，安装轻松简易，节省空间；安装于天花板内，仅将风口露出，彰显个性；出风口的设置可采用与室内装潢风格最匹配的风格形式，设计为下出风或者为侧出风；控制方式多样化，即可以遥控，又可以线控，还可以进行网络控制，使用方便。
转贴壁挂式室内机：强力制冷，冷量充足，可迅速达到设定的温度；采用不等距贯流风扇，工作时噪音仅为31分贝；电子膨胀阀进行冷媒流量控制，使机器节能及最佳舒适的运转；机器内含有的多元光触媒技术可吸附室内的有害气体。
　　根据各个房间的实际情况选择所需要的机器，如下表：
房间名称
选择机型
选择理由
老人房
PH-3.5
老人房为长方形，床位于进门的右侧，考虑人体的舒适感和送风的距离，根据房间的面积，选择侧面送风的卡式机
客厅
PH-5
客厅形状接近正方形，人就坐于四周，中间为茶几等。为考虑风可以送向四周，根据房间的面积，选择四面出风的嵌入机
客房
PH_3.5
客房虽接近正方形，但考虑到风对人直吹会让人感到不舒适，根据房间的面积，选择侧面送风的卡式机
子女房
PH_3.5
子女房为长方形，床位于进门的左侧，考虑人体的舒适感和送风的距离，根据房间的面积，选择侧面送风的卡式机
主卧室
PH-3.5
主卧室接近正方形，床位于进门的右侧，考虑送风方向对人体舒适感的影响，根据房间的面积，选择侧面送风的卡式机
本设计中，嵌入机自带有送风面板；侧出风的卡式机需要用另做送风口，送风口的尺寸和机器的出风口尺寸一致，一般都采用铝合金制作的双层百叶送风口。此外，每个房间都要设一个回风口，采用内置过滤网的铝合金双层百叶回风口。
（2）压缩机的选择（见附录）
根据要求选用（大金）3P压缩机，制冷量为8400W，单相电
（3）板式换热器的选择（见附录）
根据计算要求对照选型表，选用ZL-50D板式换热器两台，一个做蒸发器，板片数为10个，承压为30 Kpa，蒸发温度2℃水温12/7℃：一个做冷凝器，板片数为14，承压50kpa，冷凝温度40℃，水35/30℃。

（4）水源热泵控制器
技术要求：能满足自动运行，制冷﹑制热，参数可调节，传感器温度查询等功能。 控制器具有完备的保护功能：通讯故障、传感器故障、防冻结、系统压力过高、过低、压缩机过载、水温异常等，使系统在各种条件下都能可靠的工作和获得保护。
（三）设备和配件的采购
设备主要包括压缩机，板式换热器，风机盘管和气液分离器。配件主要包括膨胀阀，干燥剂，空调高低压阀，压力油表，压力控制器，毛细管，铜管（包括扩口器和压弯器），铜弯头，钠子，电容，铜焊条，银焊条PPR管，阀门等。
（四）采购设备的开箱检查
设备组装前要认真检查采购来的设备，外表是否有损坏，性能参数是否适合要求等，一切合乎要求后将设备放在不易碰坏的地方，防潮和防水工作要做好。
（五）设备组装

冷凝器
气液分离器
压缩机
蒸发器
膨胀阀

这个是制冷几个大件最基本的压缩制冷原理。 制冷剂在压缩机中被压缩成高温高压的气体，然后进入冷凝器放热形成中低温高压的液体，之后进入膨胀阀变为低压低温的液体（喷出来的是液滴状态的，就像从喷壶里喷出的水一样，可能这就是你说的液化气吧），制冷剂经过气液分离器将液体分离出，压力越低沸点越低，所以低压低温的制冷剂就在蒸发器里吸热从而达到制冷的目的了。如此往复。注：以下工作都是在箱体内完成，上图只供参考
（1）量取压缩机出口到冷凝器的距离，用割刀割取管径为16mm的铜管，采用气焊连接（焊条采用银焊条，以下连接均采用）；垂直转弯处用铜弯头连接。并在一转弯处加入一个空调高低压阀，尾段加入干燥剂，电磁阀（连接方式为铜管扩口接钠子螺纹连接），用台钻在管子中打个小孔可容一根管径为6mm的铜管插入，用割刀割取5cm长的管径为6mm的铜管，往里面插入两根毛细管并用气焊点牢，将铜管的另一端与主管相连，也采用气焊焊牢。
（2）量取压缩机进口蒸发器的距离，用割刀割取管径为22mm的铜管，采用气焊连接（焊条采用银焊条，以下连接均采用）；垂直转弯处用铜弯头连接，并在一转弯处采用铜管扩口接钠子螺纹连接一个空调高低压阀。
(3)将冷凝器和气液分离器连接，中间加入膨胀阀：连接气液分离器和蒸发器
（4）将两根毛细管和压力油表相连，一根连接高压一根连接低压，连接方式为带喇叭口的螺纹连接。压力油表与压力控制器连接。
（5）用抽空机或旧的压缩机与出气口上的排气阀连接（带螺母），接通电源把系统内的空气抽空。
（6）接通压缩机电源，
M：运转绕组引出线，为白线.
S: 起动绕组引出线, 为红线.
C: 公用引出线, 为蓝线.
C公共端，S和M接电容，M是运行
（7）将盛有R22的罐子与一个空调高低压阀相连，打开罐子开关制冷剂会自动流入系统内，并打开压缩机启动开关，制冷剂会随系统循环流动，直到制冷剂停止注入为止。记录压力控制器上低压和高压的数值。
（8）用肥皂水检查连接管子的气密性，发现有冒泡的地方即使补救。
（9）接口的安装（见图纸，仅供参考，主要看控制制冷和制热阀门的安装）
..\阀箱.dwg
（a） 箱体内管子采用管径为25的PPR管，箱子外只留出四个接口（接冷冻水和冷却水）。
（b）管子安装过程中严格按照公司设备安装手册进行，管子要横平竖直，阀门要安装有序，方便打开盖子后能使用户进行操作。
（c）管子施工严格按照PPR管的施工工艺和要求。
（d）主要施工工具
序号
设备名称
型号.规格
单位
数量
备注
1
电焊机(直流)
AX-165
台
1

2
氧气瓶
Pa30
瓶
1

3
乙炔瓶
Pa30
瓶
1

4
砂轮切割机
&400
台
1

5
手提砂轮机
&100
台
1

6
台钻
&25
台
1

7
电烙铁

个
1

8
热熔机

个
2

组装顺序和施工工艺按照公司《设备安装技术手册》
（六）机组调试
接通电源，转动压缩机，制冷剂开始循环，检查焊接处和连接阀门去有无漏气现象：
压缩机正常工作时低压要求在4—4.5kpa，高压要求在9-11kpa，达不到要求的可调节膨胀阀。
压缩机噪音控制在45分贝以下，高出限值要加消声器。
夏季机组运行工况：冷水平均进出口温度7℃/12℃，冷却水平均进出口温度17℃/25℃，二者均保持流量稳定；室内温度17℃。
冬季机组运行工况：蒸发器进水温度9℃，冷凝器出水温度45℃。

该住宅用水源热泵机组要求制热量为8.2kW，输入功率2.56kW,性能系数COP 等于3.2。
该住宅用水源热泵机组要求制冷量为7.9kW，输入功率2.56kW,能效比等于3.1。
以上均参照本公司的《设备安装技术手册》和《家用中央空调设计规范》
（七）施工图的绘制（仅限参考）见附录

设计参考文献

主要包括：
n 《建筑设计防火规范》 GBJ16-87（2001年版）
n 《采暖通风与空气调节设计规范》 GBJ19-87
n 《采暖通风与空气调节制图标准》GBJ114-88
n 《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》GBJ126-89
n 《采暖通风与空气调节术语标准》GB50155-92
n 《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB50274-98
n 《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275-98
n 《民用建筑节能设计标准》JGJ26-95
n 《空气处理机组安全要求》 GB10891-89
n 《采暖通风与空调设备噪声声功率级测定—工程法》 GB9068-88
n 《盘管 技术条件》 JB/T4292-1991
n 《盘管 耐压试验与密封性检查》 JB/T 9064-1999
n 《空气冷却器空气加热器性能试验方法》 GB10223
n 《民用建筑隔声设计规范》（GBJ118-88）
n 《通风与空调工程施工质量验收规范》 （ＧＢ５０２３４－２００２）
公司设备安装技术规范《家用中央空调设计规范》

家庭1 冷负荷计算书_工程信息及计算依据

一.工程概况

工程名称
家庭1

工程编号
XJGC001

建设单位
设备安装公司

设计单位
自主设计

工程地点
河北省

工程总面积(m2)
207

工程冷负荷(KW)
7.9

工程冷指标(w/m2)
84

编制人

校对人

日期
2010年5月19日

二.室外参数

夏季空调室外干球温度 ℃
夏季空调室外湿球温度 ℃

35.00
27.30

夏季室外平均风速（m/s)
夏季空调大气透明度等级

2.00
4

三.建筑信息

楼号
总层数
总高度(m)
总面积(m2)
冷负荷(KW)
新风冷负荷
冷指标(w/m2)

1号楼
2
8
207
7.9
0
81

四.计算依据

1.外墙、屋顶传热形成的逐时冷负荷 (冷负荷系数法)

Q = Ko·Fo·[(tlo- t dl)·Ca·Cp-tn]

Ko
传热系数，W/（m2·℃） 2.05

Fo
外墙和屋顶的面积，m2

tlo
墙体或屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃ S为34.5 W为36 N为32.3 E为36.8

tdl
围护结构的地点修正系数，℃ 0.5 0.8 1.0 0.8

Ca
外表面放热系数修正值 深色取1

Cp
围护结构外表面日射吸收系数的修正值 深色取1

tn
室内设计温度，℃ 26

外墙、架空楼板或屋面的传热冷负荷 (谐波法)

Q = KF(Tτ-ξ + Δ - Tn)

K
传热系数，W/（m2·℃）

F
计算面积，m2

τ
计算时刻，h

τ-ξ
温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，h

Tτ-ξ
作用时刻下的冷负荷计算温度，简称冷负荷温度，℃

Δ
负荷温度的地点修正值，见表20.3-1和表20.3-2的表注，℃

Tn
室内设计温度，℃

2.外窗

传热部分
Q =Fch·Kch·CK1·Ck2·[(tlc + td2)-tn]

Kch
外窗传热系数，W/（m2·℃） 3.01

Fch
外窗窗口面积，m2

tlc
外窗的逐时冷负荷计算温度，℃ 32.2

td2
外窗逐时冷负荷计算温度的地点修正值 1.0

CK1
不同类型窗框的外窗传热系数的修正值 单层1.0 双层1.2

CK2
外窗的传热系数修正值 1.0

tn
室内设计温度，℃ 26

太阳辐射热部分
Q = FCsCnDj，maxCl

Cs
窗玻璃遮挡系数见表3-11 0.93

Cn
窗内遮阳设施的遮阳系数 见表3-12 0.65

Cl
冷负荷系数（C（cl。ch）N为北向冷负荷系数），无因次，按纬度取值，并考虑“有遮阳和无遮阳”的因素 见附录E-9到E-12

Dj，max
不同纬度带朝向七月份日射得热因素的最大值（W/m2),见表3-9

F
玻璃窗的有效面积，等于窗洞面积乘以有效面积系数Ca，见表3-10 0.85

3.内围护结构

Q ＝ K · F · (tls–tn)，tls＝ tw.pj +△tls

K
内围护结构的传热系数,W/(m2·℃) 1.07 见附录E-2

F
内围护结构的面积，m2

tls
邻室计算平均温度，℃ 31.5

tn
室内设计温度，℃ 26

tw.pj
设计地点的日平均室外空气计算温度，℃ 28.5

△tls
邻室计算平均温度与夏季空调室外计算平均温度的差值,℃ 3 见表3-13

4.新风、渗透

W ＝ 1/1000·ρw·L·(dw – dn) 湿负荷

Qx = 1/3.6·ρw·L·(tw-tn) 显热负荷

Qq = 1/3.6·ρw·L·(Iw-In) 全热负荷

ρw
夏季室外空调计算干球温度下密度：一般取：1.13kg/m3

L
空气量 m3/h 1.2 经验值只做参考

dw
室外空气含湿量，g/kg干空气 56 见附录A

dn
室内空气含湿量，g/kg干空气 38

tw
室外空气调节计算干球温度，℃ 35

tn
室内计算温度，℃ 26

Iw
室外空气焓值，kJ/kg干空气 128.95 见附录A

In
室内空气颔值，kJ/kg干空气 80.39

5.人体冷、湿负荷

冷负荷
Qr= Qs·CCL + Qq ； Qs = n·Cr·q1 ，Qq = n·Cr·q2

Qr
人体散热引起的冷负荷，W

Qs·CCL
显热冷负荷

CCL
人体显热散热冷负荷系数 0.85

Qq
潜热冷负荷，W 45 见表3-15

q1
不同室温和劳动性质时成年男子的显热量 58 见表3-14

n
空调房间内的人数，人 4

Cr
群集系数 0.6

湿负荷
Wr ＝ n·Cr·w

Wr
人体的散湿量，g/h

Cr
群集系数 0.93

n
空调房间内的人数，人 4

w
每个人的散湿量，g/h 63

6.照明冷负荷

Q ＝ N·n1·Ccl（白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯）

Q ＝ （N1 + N2）·n1·Ccl（明装荧光灯：镇流器安装再空调房间内）

Q ＝ N1·n1·n2·Ccl （暗装荧光灯：灯管安在吊顶玻璃罩内）

N
白炽灯的功率，W 60

N1
荧光灯的功率，W 60

N2
镇流器的功率，一般取荧光灯功率的20%，W 48

n1
灯具的同时使用系数，即逐时使用功率与安装功率的比例 0.65

n2
考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔， 利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5-0.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.6-0.8

Ccl
照明散热形成的冷负荷系数 0.68 见附录F

7.设备冷负荷

q = 1000n1·n2·n3·n4·P（电热设备）

q = 1000N1N2N3P/η 工艺设备和电动机都在室内

P
电热设备的安装功率，W

n1
同时使用系数，即同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般为0.5~1.0

n2
安装系数，即最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.7~0.9

n3
负荷系数，即小时平均实际功率与设计最大实耗功率之比，一般取0.4~0.5

n4
排风带走热量的系数 0.5

η
电动机效率，可由产品样本查得，一般可取08~0.9

8.食物

Dτ＝ 0.012φnτ 散湿量，W

Qq ＝ 700Dτ 潜热冷负荷，W

Qx ＝ 8.7·nτ 显热冷负荷，W

φ
群集系数 0.6

nτ
人数 4

9.水流

G ＝ G1·c·（t1－ t2）/r 散湿量，kg/h

Q ＝ 1/3.6·r·G 潜热冷负荷

G1
流动的水量， kg/h

c
水的比热，4.1868kJ/（kg·K）

t1
水的初温，℃ 17

t2
水的终温，℃ 22

r
水的汽化潜热，平均取2450kJ/kg

参考书籍

《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019 - 2003

《空气调节设计手册》

《实用供热空调设计手册(第二版)》

《2003全国民用建筑工程设计技术措施_暖通空调动力》

技术参数：
大金G型高效涡旋压缩机选型表:
制冷剂
电源
型号
标称功率
(HP)
性能
排量
(cm3/r)
管路连接
制冷量(KW)
输入功率(KW)
电流(A)
COP
吸气管
排气管
R22
单相
220V/50HZ
JT90GABV1L
3
8.41
2.56
11.9
3.3
45.8
Φ22.1
Φ16
JT95GABV1L
9.07
2.75
12.8
49.4
JT100GABV1L
9.33
2.83
13.2
49.8
三相
380V/50HZ
JT90GABY1L
3
8.41
2.47
4.36
3.4
45.8
Φ22.1
Φ16
JT95GABY1L
9.07
2.67
4.62
49.4
JT125GABY1L
4
11.7
3.44
6.0
63.2
JT160GABY1L
5
14.6
4.3
7.5
79.2
JT170GABY1L
15.6
4.59
8.1
84.0
三相
380-415V
50HZ
JT125GA-Y1
4
11.7
3.44
6.0
3.4
63.2
Φ22.1
Φ16
JT160GA-Y1
5
14.6
4.30
7.5
79.2
JT170GA-Y1
15.6
4.59
8.0
84.0
R407C
单相
220V/50HZ
JT90GBBV1L
3
8.49
2.73
12.7
3.11
45.8
Φ22.1
Φ16
JT95GBBV1L
9.16
2.95
13.6
49.4
三相
380V/50HZ
JT90GBBY1L
3
8.49
2.65
4.6
3.2
45.8
Φ22.1
Φ16
JT95GBBY1L
9.16
2.86
4.9
49.4
JT125GBBY1L
4
11.8
3.69
6.3
63.2
JT160GBBY1L
5
14.7
4.6
7.95
79.2
JT170GBBY1L
15.7
4.91
8.5
84
三相
380-415V
50HZ
JT125GB-Y1
4
11.8
3.69
6.3
3.2
63.2
Φ22.1
Φ16
JT160GB-Y1
5
14.7
4.6
7.95
79.2
JT170GB-Y1
15.7
4.91
8.5
84
R410A
单相
220-230V/50HZ
JT90G-P8V1N
3
8.54
2.95
13.2
2.89
33.1
Φ19.17
Φ16
单相
220-240V/50HZ
JT125G-P8V1
4
11.8
4.08
19.9
2.89
44.6
Φ19.17
Φ16
三相
380-415V/50HZ
JT90G-P8Y1
3
8.54
2.83
4.7
3.01
33.1
Φ19.17
Φ16
JT125G-P8Y1
4
11.8
3.93
6.5
3.00
46
JT160G-P8Y1
5
14.9
4.88
8.3
3.06
56.8
JT170G-P8Y1
15.91
5.2
8.9
60.5