楊玥 王偉東

摘 要：以青島市某賓館項(xiàng)目為例，詳細(xì)探討了空氣源熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及項(xiàng)目方對(duì)空氣源熱水機(jī)組的功能要求，闡述了空氣源熱水機(jī)組系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)，并對(duì)供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：空氣源熱水機(jī)組;供熱系統(tǒng)改造;清潔能源;設(shè)計(jì)要點(diǎn);經(jīng)濟(jì)性

0? ? 引言

空氣源熱水機(jī)組產(chǎn)品是以空氣為冷卻介質(zhì)的空調(diào)設(shè)備，其直接與空氣換熱，屬于清潔能源產(chǎn)品，可替代燃煤、燃?xì)忮仩t等傳統(tǒng)供熱設(shè)備。在環(huán)保方面，該機(jī)組不使用煤炭及燃?xì)猓瑹o(wú)污染廢氣產(chǎn)生;在能效方面，空氣源熱水機(jī)組性能系數(shù)可達(dá)4左右，可有效節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用;在舒適度方面，該機(jī)組具有全自動(dòng)穩(wěn)壓系統(tǒng)，使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)忽冷忽熱的現(xiàn)象。此外，該機(jī)組安裝形式簡(jiǎn)單，可放置于屋頂或室外庭院，與水源熱泵機(jī)組相比，其不需要專用機(jī)房和冷卻塔，節(jié)省初投資，可廣泛應(yīng)用于供熱系統(tǒng)改造項(xiàng)目。因此，積極推廣空氣源熱水機(jī)組對(duì)于實(shí)現(xiàn)環(huán)境、能源、經(jīng)濟(jì)的平衡發(fā)展具有十分重要的意義。

1? 工程概況

青島市某賓館熱水系統(tǒng)改造項(xiàng)目，原熱水系統(tǒng)采用燃煤鍋爐作為熱源，現(xiàn)改造為空氣源熱水機(jī)組系統(tǒng)?；诳諝庠礋崴畽C(jī)組在冬季會(huì)出現(xiàn)制熱量衰減的情況，該項(xiàng)目在冬季采用市政管網(wǎng)與容積式換熱器相結(jié)合的方式制取熱水，而在夏季和春秋季則采用空氣源熱水機(jī)組制取熱水，并配置蓄熱水箱，熱水機(jī)組每天的運(yùn)行時(shí)間為14 h。

經(jīng)與客戶溝通，該項(xiàng)目確定設(shè)計(jì)負(fù)荷采用全日制集中供應(yīng)熱水的形式，供應(yīng)熱水床位按300個(gè)計(jì)算。

2? 方案設(shè)計(jì)

2.1? 熱水設(shè)計(jì)參數(shù)

該項(xiàng)目熱水設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

2.2? ?設(shè)計(jì)計(jì)算

2.2.1? ?實(shí)際熱水用量

根據(jù)《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》，用水定額的設(shè)計(jì)溫度為60 ℃，但是實(shí)際空氣源熱水機(jī)組提供的熱水溫度最高為55 ℃，需進(jìn)行熱水量的換算，計(jì)算公式如下：

q1=K·q2·m·（t2-tl）/（t1-t冷）

式中：q1為設(shè)計(jì)熱水量（L）;q2為用水定額熱水量（L）;t1為設(shè)計(jì)熱水溫度（℃）;m為用水計(jì)量單位數(shù);t2為定額熱水溫度（60 ℃）;t冷為設(shè)計(jì)冷水溫度（℃）;K為熱水使用率（按建筑用途，或與業(yè)主溝通、協(xié)商，取0.5～1，該項(xiàng)目夏季、春秋季取0.8，冬季考慮賓館和廚房取0.9）。

t冷的溫度，根據(jù)該項(xiàng)目當(dāng)?shù)叵募?、春秋季及冬季的自?lái)水平均溫度確定，夏季t冷為15 ℃，春秋季t冷為10 ℃，冬季t冷為5 ℃。夏季每天使用熱水量：q夏= 37 800 L，春秋季每天使用熱水量：q春秋= 37 333 L，冬季每天使用熱水量：q冬= 53 460 L。

2.2.2? ?熱水負(fù)荷計(jì)算

根據(jù)熱水用水量和被加熱水的溫升，熱水負(fù)荷按下式計(jì)算：

Q=C·M·△T·Kh= C·（q1·ρ）·（t1-t冷）·Kh

式中：Q為每天的熱水負(fù)荷（kJ）;△T為冷熱水溫差（℃）;M為每天用水量（kg）;ρ為水的密度（kg/L）;C為水的比熱容，為4.186 8 kJ/（kg·℃）;Kh為設(shè)計(jì)小時(shí)變化系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取夏季、春秋季為1.6，冬季為2.5。

計(jì)算結(jié)果：

Q夏季=4.186 8×（37 800×1）×（55-15）×1.6≈10 128 707 kJ

Q春秋季=4.186 8×（37 333×1）×（55-10）×1.6 ≈11 254 018 kJ

Q冬季=4.186 8×（53 460×1）×（55-5）×2.5=27 978 291 kJ

2.2.3? ?空氣源熱水機(jī)組選型

因該項(xiàng)目采用空氣源熱水機(jī)組為客戶提供熱水，根據(jù)2.2.2熱水負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果及空氣源熱水機(jī)組每天的工作時(shí)間進(jìn)行設(shè)備選型，按如下公式計(jì)算：

W=Q/（H·3 600）

式中：W為空氣源熱水機(jī)組制熱量（kW）;Q為每天熱水負(fù)荷（kJ）;H為空氣源熱水機(jī)組每天工作的時(shí)間（一般按照每天工作10～14 h計(jì)算，考慮經(jīng)濟(jì)性取14 h）。

計(jì)算結(jié)果：

W夏季=10 128 707÷（14×3 600）≈201 kW

W春秋季=11 254 018÷（14×3 600）≈223 kW

綜上，在夏季及春秋季熱水負(fù)荷全部由空氣源熱水機(jī)組提供的情況下，擬選某品牌制熱量為110 kW的空氣源熱水機(jī)組CA100，數(shù)量為2臺(tái)。

2.2.4? ?水箱選型（根據(jù)實(shí)際熱水用量計(jì)算）

儲(chǔ)熱水箱（罐）選型：

V水箱=（q/h1）·h2·A·K1

式中：V水箱為儲(chǔ)水箱容積（m3）;q為每天使用的熱水量（m3），取夏季q夏;h1為熱水使用時(shí)間，考慮賓館實(shí)際使用情況，取24 h;h2為保證高峰用水時(shí)間，一般取2～5 h，該項(xiàng)目取3 h;A為最高日最高時(shí)熱水量與該日平均小時(shí)熱水量的比值，根據(jù)改造前實(shí)際使用情況取3.33;K1為設(shè)計(jì)安全系數(shù)值，一般為1.1～1.3，該項(xiàng)目取1.3。

計(jì)算結(jié)果：

V水箱=（37 800÷24）×3×3.33×1.3≈20 455 L =20.455 m3

綜上，選取某品牌不銹鋼保溫水箱1臺(tái)，標(biāo)準(zhǔn)容量為21 m3。

2.2.5? ?水泵選型

循環(huán)水泵循環(huán)水流量確定：循環(huán)水泵循環(huán)水流量=設(shè)備額定水流量×臺(tái)數(shù)×余量系數(shù)（余量系數(shù)取1.05～1.2），即18.9×2×1.1=41.58 m3/h，根據(jù)該項(xiàng)目水泵實(shí)際安裝位置情況，揚(yáng)程初步核算設(shè)計(jì)為20 m。

綜上，取水泵流量為42 m3/h，揚(yáng)程為20 m。

2.2.6? ?冬季采用市政管網(wǎng)

采用2臺(tái)不銹鋼材質(zhì)的容積式熱水器，該熱水器功率為323 kW，體積為2 m3。管網(wǎng)側(cè)進(jìn)出水溫度為90/75 ℃，用戶側(cè)出水溫度為55 ℃。

3? 空氣源熱水機(jī)組系統(tǒng)

空氣源熱水機(jī)組系統(tǒng)主要由空氣源熱水機(jī)、水泵、水箱、循環(huán)水管道等設(shè)備組成，該系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

4? 供熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

4.1? ?初投資概算

根據(jù)具體選型結(jié)果對(duì)初投資進(jìn)行概算，具體如表2所示。

4.2? ?運(yùn)行費(fèi)用概算

根據(jù)夏季90天，春秋季150天，冬季120天計(jì)算運(yùn)行費(fèi)用，具體如表3所示。