地暖热负荷计算与热泵机组的选型

   日期:2019-03-26     来源:中国供热    浏览:1279    
核心提示:通常情况下,热泵机组是依据室外的正常温度进行选型的。而室外温度在很多时候,要比这个温度高,于是便出现了热源的制热能力增大,末端负荷却减小的矛盾。为了解决这一问题,可以用控制热泵机组台数的方式进行调控。
 
一个2000多平方米的公寓,需要做供暖,选择的热源是空气源热泵,末端是地板辐射供暖。
 
问题:如何进行供暖热负荷的计算?如何进行热泵机组的选型计算?用单套泵好,还是双套泵好?
 
一般而言,公寓属于民用居住建筑,应24小时连续供暖。所以,对于机组的选型,首先要进行的是负荷计算。
 
首先,基本耗热量公式为:围护结构耗热量=传热系数×传热面积×室内外计算温差(室内设计温度-室外计算温度)
 
Q=K×F×Δt
 
其中:Q,代表围护基本耗热量,W;
 
K,代表围护传热系数,W/(m2·℃);
 
F,代表围护传热面积,m2;
 
Δt,代表室内外计算温差,℃。
 
当计算门、窗、墙、地面、屋顶各部分围护结构的基本耗热量时,只需代入对应的传热系数、传热面积即可。所需的传热系数,可以通过查阅建筑热工相关规范、图集获取。从《民用建筑热工设计规范》(GB50176-2016)中可以查阅并计算出各种建筑围护的热工参数,对其中最具代表性的标间进行演示计算:
 
 
 
某房间只有一面外墙和一个窗户,房间面积为12m2:长为4m、宽为3m、层高为3m;窗户宽为2m,高为2m。室内供暖设计温度取20℃,室外供暖计算温度为-10℃。计算解析如下:
 
房间外墙(含窗户)面积:
 
3m×3m=9m2
 
窗户面积:2m×2m=4m2
 
墙体面积(不含窗户):9m2-4m2=5m2
 
 
 
由基本耗热量公式:Q=K×F×Δt可得,370粘土砖外墙的传热系数是1.56W/(m2·℃);单层玻璃塑钢窗的传热系数是4.7W/(m2·℃);
 
墙体耗热量:1.56×5×(18+10)=218W
 
窗体耗热量:4.7×4×(18+10)=526W
 
标间耗热量:218W+526W=744W
 
当有屋顶、地面或山墙时,地面的传热系数是0.30W/(m2·℃),屋顶的传热系数是1W/(m2·℃)。
 
地面耗热量:0.30×12×(18+10)=101W
 
屋顶耗热量:1×12×(18+10)=336W
 
山墙耗热量:1.56×(4×3)×(18+10)=524W
 
当房间位于顶层、首层或把边时,加上屋顶、地面或山墙的耗热量便可以得到相应房间的基本耗热量。请注意,此处可暂时忽略建筑的朝向修正、高度附加等因素。冷风渗透的耗热量,可按照缝隙法计算或按基本耗热量的30%进行估算。把所有房间的耗热量加在一起就可得到整个建筑的基本耗热量。另外,可以参考这个数值来计算负荷,然后适当放大,进行机组选型。
 
很多时候,还常用热指标的方法进行计算,如表1:
 
 
▲表1
 
请注意,表1引自《城镇供热管网设计规范》(CJJ34-2010)。集中供热地区(东北、华北、西北地区)一般是按连续供暖进行考虑。而对于间歇供暖,应根据热平衡进行折算,即间歇热指标=连续热指标×24/日供暖小时数。此外,这里的住宅指的是单元式多层住宅,农村自建房可参考食堂、餐厅、礼堂这类单层建筑进行选取。一般面积较小的建筑取供暖热指标的上限,面积较大的建筑取供暖热指标的下限。
 
 
 
热指标法其实是在缺少相关资料下的无奈之举,有条件的人员应该注重现场的实际情况,了解建筑的用途,特别是留意外墙的保温性,窗户的开合情况,是单层还是双层的建筑,这些都将影响建筑的实际计算负荷。鉴于热指标计算存在的误差和不确定性,此方法不推荐使用。
 
 


 
热泵的选型要注意温度和融霜的修正,热泵的修正公式(空气源热泵实际工况下的制热量)如下:
 
Q=q×K1×K2
 
Q,代表机组在实际工况下的制热量(kW);
 
q,代表产品在标准工况下的制热量(标准工况:室外空气干球温度7℃、湿球温度6℃)(kW);
 
K1,代表使用地区室外空调计算干球温度修正系数,按产品样本选取;
 
K2,代表机组融霜修正系数,应根据生产厂家提供的数据修正;当无数据时,可按每小时融霜一次取0.9,两次取0.8。
 
 
 
利用温度和融霜等修正方法比较繁琐,某些样本可以直接选择对应室外供暖计算温度下的制热量。举例而言,当室外供暖计算的温度是-10℃时,查样本的时候,可查对应温度下的制热量,比如:表2中的样本是70kW的机组,在-10℃下的制热量只有约46kW。
 
 
▲表2
 
下面使用热指标法进行机组的选型计算,参照以前做过的类似工程和热指标法,选取热指标为70W/m2,则供暖热负荷为:70×2000=120kW。
 
假设额定制热量为70kW,有的企业是这样算的:140/70=2,选2台。这个计算结果是错误的,因为额定制热量是在标准工况下得来的,即室外空气干球温度为7℃、湿球温度为6℃下的制热量。而此工程的室外计算参数是-10℃。查过样本,70kW的机组设计工况的制热量只有46kW。
 
所以应该这样计算:140/46=3,可选3台。
 
如果业主对供暖的效果要求比较高,可以考虑增加一台同型号的机组备用,以应对极端天气或部分机组出现故障。
 
总结
 
通常情况下,热泵机组是依据室外的正常温度进行选型的。而室外温度在很多时候,要比这个温度高,于是便出现了热源的制热能力增大,末端负荷却减小的矛盾。为了解决这一问题,可以用控制热泵机组台数的方式进行调控。
 
此外,热源与末端之间要加一个缓冲水箱。将热泵机组制取的热水先存于水箱里,等到末端需要时,再从水箱中取用,形成“热泵至水箱”和“水箱至末端”的两个小循环。
 
【编辑:唐琴】
 
 
更多>同类壁挂炉网

推荐图文
推荐壁挂炉网
点击排行