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空气源热泵两联供冷暖系统的设计和选型

作者:baishente 时间:2020-5-6 20:02:12 浏览次数:

整个舒适家居系统应用分为四大块,包括设备、输配系统、末端系统和控制系统。要想把系统做好,一定是把它调平衡,这是水系统的关键。截止到2019年底,目前水机市场占比空调市场不足5%,因此市场空间非常大。国家对北方地区的供暖要求是当环境温度连续5天在5以下,便可以启动城市集中供暖。但是人体对温度的舒适度要求是在16以上,18开始感觉舒适,当低于15时,就会感觉到冷。当温度低于12时,会有采暖的需求。所以,根据人体的体感舒适度来看,即便在南方地区,每年也会有接近4个月的供暖期。

在使用空气源热泵进行冬季采暖时,很多人会说系统的能耗很高,这不仅取决于环境温度和采暖需求,更主要的是取决于系统的设计。比如,供回水温差设计的越高,那么能耗也就越大。例如,当一个系统的供水温度做到50,回水温度35,那么它的能耗就会非常高。但是如果供水温度做到35,回水温度为25,这样的系统在运行时能耗就会很低。

根据不同地区采暖的需求,东北地区采暖一般需要供水温度在60的高水温,这时的能耗是很大的。而在华北地区,只需要设计在45以上的中水温即可。而在南方地区,水温在35~45之间的低水温区域就能够满足采暖需求,这时的系统能耗就会非常低。使用空气源热泵进行南方分户采暖,核心要求是要让客户在使用系统的时候,能够做到用着省,而并非传统采暖设备的省着用。所以,一个好的系统,会让用户在冬季环境温度低于18时,便会主动开启,来体验舒适的室内温度,而并非只有在温度很低的时候,才会想起来去使用。两联供的优势在于一套系统能够解决冷暖两种需求,而传统的空调系统更多的是将功能满足于夏天制冷,但是对于冬天的制热而言,解决的很少。辐射两联供系统如何做到更舒适,更节能呢?


热泵采暖两末端

>>一源两末端系统原理(两联供)

 

主机的选择

空气源热泵的主机目前有定频和变频两种,而近年来变频设备凭借在低温和电压不稳的环境表现强势,在市场的占有率也是越来越高。变频系统又分为全直流变频和非全直流变频。全直流变频是指主机、控制系统、风机都是全变频的,而目前多数厂家生产的产品只是压缩机和风机采用变频,而水泵是定频。

在出风方式上,又分为顶吹和侧吹,相比而言顶吹的噪音会偏大,多数工程项目中,如果在小区或者别墅项目中,就需要考虑噪音问题,一般建议改为两台小功率的侧吹机组。

在能效比方面,两联供项目一定要着重357这两种情况下环境温度的能效曲线,它决定了在夏季制冷和冬季采暖的能耗。在选择主机的时候,参考的因素还要包括冷热负荷、建筑围护标准、天气数据等。例如在南方地区,要先选冷负荷,然后选热负荷,两个负荷中,以数值更大的为主,然后定机型。

 

超低温热泵采暖


>>
不同的地区采暖需求不一样,因此需要提供针对性的解决方案

 

2未端的选型

末端的形式有很多种,有风机盘管、地板采暖、暖气片、墙暖、顶暖等。每种末端的表现形式和优缺点都不同,造价方面的差距也会很大,可能低的只有500/mf,而高的会达到3000~4000/n㎡。因此在做两联供系统的时候,需要详细了解不同末端的表现,然后与用户详细的沟通使用习惯和对舒适的感受,这样才能决定末端的选型。如果用户选用风机盘管,建议型号要大一号,这样可以更快速的达到用户设定的温度,减少运行时间,降低噪音的持续时间,提高业主的满意度,同时也可以减少因为噪音爱来的用户投诉。

在做风盘的时候,还要考虑气流组织的问题,避免出现送风直吹人体的情况,核心在于要将气流送到最不利的区域。只有保证这一点,才能确保回风的时候,把整个室内的气流带动起来,实现室内各个区域的温差很小,而不会出现在某些角落憋闷的情况。

除了传统的风机盘管调温,目前两联供使用较多的就是建筑调温,也就是地暖、墙暖和顶暖。相比于风机盘管调温,建筑调温可以让室内的温度更均匀、持久,不会因为临时的断电、开窗通风导致室内的热量损耗。

一般来说,建筑的负荷占据空间负荷的60%左右,因此夏季开空调的时候,西面的房间即便提前3小时开启空调,室内的温度依旧是很高的。这是因为空调是对室内空气的温度进行调节,而当空调开启的时候,建筑的高温

热量又会不断的向室内进行传递,就会导致空气温度很难下降。但如果是用地暖,施工完成后都需要进行3~5公分的水泥回填。如果采用的是薄型模块,那么在安装的时候必须做到整齐规范。在夏季制冷时,要注意系统的设计以舒适为主,切记把温度做的非常低,那样会给人非常不适的冷感,而合理的地面制冷的温度应该比室内空间低0.5~1即可,这样用户站上去就不会感觉很冷。

在使用地面辐射调温的时候,要注意夏季结露的问题。要解决这个问题,核心在于解决供水温度。它要随着环境温度和湿度进行实时的混水调节,通过平方进行换算,然后对照不同情况下的露点计算,保证水温大于露点温度,就可以做到地面不出水。

3系统配置

空气源热泵是以水为介质进行换热,夏天带冷水,冬天带热水,通过不同的末端来实现热交换。在主机的选择上面,由于我国面积比较大,不同地区对冷暖的需求是不同的。辐射两联供系统如何做到更舒适、更节能,跟末端有很大的关系。从舒适性来讲,以风盘为例,在运行的时候会有风感,如果气流组织没做好,在风口的地方会感受很冷或者不舒服。在背风的方向,会感受很闷。风盘主要分为直流和交流两大类,在选择的时候要根据用户的生活习惯来进行判断。例如客户是中老年人,他们对睡眠质量的要求会很高,如果此时选择交流风盘,就会有很大的噪音。而噪音也是居家舒适度概念中非常重要的一个节点,所以在做舒适家居的时候,不仅仅要考虑冷、热和湿度的环境,也要考虑声音因素。

如果末端要选用风盘,首先产品质量要好,其次是安装要规范,最后就是在选型时要大一号。这样的好处是,当系统在高档运行的时候,可以快速提升或者降低室内温度,缩短机器高负荷运行的时间,降低室内噪音的持续时间。

从节能方面来讲,由于不同末端的温度需求是不一样的,所以节能表现也是不同的。同样以风盘为例,在制冷的时候,水温在7~12之间;制热时,供水温度应该是在40-45左右。如果选用辐射,夏天制冷的时候,水温可能在18-23即可。这里面就涉及一个温差等级的概念,温差等级越大,能耗越大;温差等级越小,能耗越小。通过不同末端在夏季制冷时供水温度的表现来看,当末端选用辐射制冷时,温差等级明显低于风盘制冷,因此辐射制冷的能耗也就更低于风盘。所以选型和末端成正比,如果末端选择不到位,机器选型再好,也不会节能很多。

除了末端,系统也是决定能耗的一个关键点。举个例子,一个3层的房子,由于3层房间同时使用的可能性很低,如果采用二次系统,就可以分楼层管控。在系统设计的时候,就可以选择小一号的循环泵,满足本楼层使用即可。如果是采用一次系统,当该建筑仅有个别房间需要使用时,泵的运行能耗就会出现不必要的损耗,所以该项目采用一次系统的能耗就明显高于二次系统。如果有条件、有能力的情况,设计二次多级系统,节能效果又会更明显。在水利输配系统方面,有几样是非常关键的。首先是缓冲水箱,其次就是水泵,最后就是阀件和管道。这里面最核心的就是水泵,它的选型会占据整个系统中很大的能耗,如果系统做的不好,水泵的能耗可以做到30%,甚至35%以上。而合理的系统,水泵的能耗仅为10%~15%之间。在做系统的时候,阀门有很多种的,而且用量也会很大。如果阀件没有选好,就会为系统的运行增加阻力。水系统在运行的时候,最怕的就是水阻。在控制系统方面,首先考虑的是热控制,就是夏天要降温,冬天要升温;其次就是湿度控制;最后就是气流的组织。

4建筑围护节能改造系统怎么做才能更舒适和节能,其实跟建筑的围护结构有很大的关系。一套房子,如果在不谈建筑围护的前提下讲节能就是骗人的。比如说,同样的一套系统,服务30年前的房子和现在的房子,运行的能耗是会有很大差距的。关于建筑围护,木框玻璃的窗户比塑钢的密封性就会差很多,那这两种建筑在做供

暖的时候,建筑的散热量就是不同的,热负荷也是不同的。同理,不同的墙体厚度,也会造成不同的散热效果。

 

 低温热泵地暖

>>薄型模块在安装的时候必须做到整齐规范

 

举个例子,同样120平方米的房子,在夏季制冷的时候,顶层的户型就会比其他的户型更热,能耗也就更多,所以建筑围护的好坏基本决定了系统的能耗。

所以在进行舒适家居产品推广的时候,建筑围护标准是前提,其次才是机组选型。以冬季采暖为例,同样的3P机,在南方带60~70平方米的建筑就已经很吃力了。但是在北方,3P的机器甚至可以带动120-130平方米的房子。

在关注建筑围护的时候,有几个节点要重点关注。第一是窗墙比,窗户越大,建筑散热越多。即便现在很多窗户都采用双层甚至三层的结构,但是保温效果比墙体还是要差的。第二是朝向,南北向和东西向的保温是不一样的。举个例子,夏季的时候,西边的房间即便空调一直在开,室内温度也还是会比其他房间也高,能耗也就会更高。第三就是建筑保温,不同的材料、形式都会导致保温的结果不同。

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