空气源热泵卫生热水设备设计方案.doc

空气源热泵卫生热水设备设计方案第一章、工程方案设计的简介一、工程方案设计的主要内容工程方案设计包括初步方案和施工方案；对于正在洽谈的项目属于售前服务，此时称为初步方案，一般包括文字说明和简易系统原理图；对于成功签定合同的项目属于售中服务，包括施工说明和详细施工图纸、主要设备及材料清单、详细系统原理图等二、工程方案设计的主要目的初步工程方案设计的目的是让客户了解产品特点、服务能力及水平、在本工程应用的可行性份分析及能为用户带来怎么样的价值，解决了用户怎么样疑虑；施工方案则是解决初步方案设计思想的实施过程中提供怎么样的依据来确保设计思路的正确实施。三、工程方案设计的几个要素 工程方案设计要做得有针对性及具有可信度，包括但不限于以下几个要素：1、用户对卫生热水系统的用水需求及水温需求，也就是说要达到怎么样的效果。2、项目的使用电源形式（单相或三相）及使用频率。3、项目所在地极端低温环境温度及水文资料（水质）。4、项目所用市政自来水压大小（MPa）。5、项目允许热水设备安装地点。6、项目使用热水的单位及有无特殊用水定额需求（期望值超过国家一般标准）。7、项目允许热水设备安装地点。8、项目投资方可以接受的最高初投资价格。四、工程方案设计中常见的几个名词解释1、用水定额指用水单位在一天中平均所需要使用的某个温度及某种水质下的用水量，这个定额是国家通过长期对相关对象观测后总结的具有高可信度和实用性的用水量（定期根据人民生活水平的提高而进行调整），该定额具有普遍性但不具有绝对性。2、初水温度指冷水进水温度，即热泵机组对冷水进行加热时的水温。3、终水温度指热泵机组停止加热时的水温，一般指设定温度。4、平均功率指热泵机组从初水温度加热到终水温度输入功率总和的小时平均值（热泵机组工作特性随着水温不断增高而输入功率不断变大）5、最大功率指热泵机组加热到终水温度时瞬间的输入功率。五、工程方案设计中常用的能量单位及换算关系 1、单位换算1kw=1000w=860kcal 1kw=1000w=860kcal 1kcal=4.184kj 2、能量单位（kcal）的定义：在一个标准大气压下，在水温为4时一升的水每升高（或降低）一摄氏度所吸收（或放出）的热量为1kcal六、工程方案设计中常用系统形式 1、定时供水：系统结构为热泵机组+加热循环泵+蓄热水箱+外循环增压泵+用水终端管网系统的特点为蓄满全天的热水用量，以供在供水时段的热水供应，所需水箱容积较大，可供加热的时间较长，控制相对简单，因而初投资也相对较低。2、不定时供水：系统结构为热泵机组+加热循环泵+加热水箱+放水电磁阀、恒温泵+蓄热水箱+外循环增压泵+用水终端管网。系统的特点为蓄水箱只需满足高峰期热水用量，所需水箱容积相对小，加热的时间短而频繁，使用的自控元件多，控制相对复杂，因而初投资也相对较高。第二章、设备选型按热水用途可分为生活热水和生产工艺用水。第一节 热水使用定额及用水温度生活热水的用水量按使用的水温、气候条件、使用情况来确定。用户可根据使用情况按下列表3-1至表3-3中符合自己特点的情况确定用水定额及用水温度。表3-1热水集中供应时热水用水定额序号建筑物名称单位各温度时最高日用水定额(L)55601住宅(每户设淋浴器)每人每日601004070住宅(每户设带淋浴的浴盘)每人每日96144661002集体宿舍有盥洗室每人每日30422540有盥洗室和集中浴室每人每日426038553普通旅馆、招待所有公用盥洗室每床每日28452540有盥洗室和集中浴室每床每日45704060设单独卫生间每床每日70120601004宾馆客房：旅客员工每床每日135180120160每人每日45-5640-505医院、疗养院、休养所有盥洗室每病床每日36723365有盥洗室和集中浴室每病床每日7214465131设有浴盆的客房每病床每日1802401642186门诊部、诊疗所每病人每次610597公共浴室（淋浴）每顾客每次60120551098理发室每顾客每次6145139洗衣房每千克干衣1830162710公共食堂营业食堂每顾客每次5747工厂、机关、学校、居民食堂每顾客每次463511幼儿园、托儿所有住宿每儿童每日18361633无住宿每儿童每日101891612体育场（运动员淋浴）每人每次3027表3-2卫生器具每次、每小时用水量序号卫生器具名称每次用水量（L）每小时用水良（L）水温（C）1住宅、旅馆带淋浴的浴盘15030040不带淋浴的浴盘12525040淋浴器70-100140-20037-40洗脸盆、盥洗槽水龙头33030洗涤盆8-1018060妇女卫生盆10-15120-18030家用洗衣机40-60150-36030-602集体宿舍淋浴器、有淋浴小间70-100210-36037-40无淋浴小间-450-54037-40洗脸盆、盥洗槽水龙头3-550-8030妇女卫生盆10-1560-9030家用洗衣机40-60150-36030-603公共食堂洗涤盆-25060洗脸盆：工作人员用36030洗脸盆：顾客用312030淋浴器4040037-40表3-3卫生器具的给水定额、当量、支管管径和流出水头序号卫生器具给水配件名称额定流量（L/S）当量支管管径流出水头（kPa）1住宅、厨房洗涤盆（池）水龙头一个阀开0.140.71540二个阀开0.21.01515普通水龙头0.21.01515充气水龙头0.070.3515按产品要求2住宅、厨房洗涤盆（池）水龙头一个阀开0.241.21520二个阀开0.321.61520普通水龙头0.442.220403住宅集中给水龙头0.31.520204洗脸盆（无塞）或洗手池普通水龙头0.10.51520充气水龙头0.070.3515按产品要求5洗脸盆有塞或盥洗槽水龙头一个阀开0.160.81515二个阀开0.21.01515普通水龙头0.21.01515充气水龙头0.070.3515按产品要求6浴盆水龙头一个阀开0.21.01520二个阀开0.31.51520一个阀开0.21.02015二个阀开0.31.520157淋浴器一个阀开0.10.51525-40二个阀开0.150.751525-40单管供水0.150.751525-408家用洗衣机给水龙头0.241.21520生产用水量和小时变化数由生产工艺确定。第二节：热水用量计算热水用量应按使用人数、卫生器具数及用水定额和使用水温来确定。1、根据人数及床位数和其热水用水水量定额计算Qm=mqr （式3.1）式中： Qm设计日热水用水量（L）；qr热水用水定额(见表)；m用水计算单位数(人)；2、根据单位时间每个卫生器具用水定额计算Qm=mqt T （式3.2）式中： Qm设计日热水用水量（L）；qt热水用水定额(见表3-2，表3-3)；m设计使用的卫生器具数量；T各卫生器具每日的使用时间。由于用户在使用热水时对温度的要求不一样，在根据表3-1至表3-3确定了热水用量及使用温度后，如使用温度低于55C（或60C）应换算为55C（或60C）的热水用量。Qr=Qm(tm-tl)/(tr-tl) （式3.3）其中Qr、Qm、tm、tl、tr分别表示55C（或60C）的热水用量、使用温度下的热水用量、使用热水的温度、用户当地冬天地表水或地下水温度（见表3-4），配水点热水的温度（通常是55C或60C）。Qr即为设计设备每日的产水量第三节：热泵热水机组的产热能力计算及机组的选型1、确定热泵机组每天的运行时间 传统制热设备（锅炉设备）是有规范可依的，而热泵热水器作为一种新兴制热水产品，其与锅炉设备的制热方式是完全不同的，机组的产热量不能按照锅炉设备那样按小时产热量需满足每小时最大用水量的热量来确定，如果热泵也按照每小时最大用水量来确定机型，选择的机型太大，势必增加了初投资。就好比如今，市场上的电热水器，有蓄水式和快热式的，蓄水式的需要一个水箱，体积稍大，快热式非常小巧，但它需要非常大的电功率，不仅加大了电网容量，也带来了一些不安全因素，而且设备也很昂贵。所以，热泵热水设备的选型需根据设计运行时长，用日用水量除上运行时长，就是热泵每小时要产生的热水量。 设计日产热水量QC=日热水用量Qt/热泵运行时间 （式3.4） 热泵每天最佳的运行时长为12小时，但不同的建筑物、不同的系统，热泵设计运行时长不同，如下表： 表3-4热泵机组每天的运行时间序号建筑物名称热泵机组每天的运行时间（h/天）备注1宾馆客房三星级以上8含三星级三星级以下10， 8不含三星级2一般旅馆12，83住宅104学校（工厂宿舍）125医院12，82、确定热泵机组产热量以产水量确定热泵机组产热量。A. 管网存在的热损失管道的热损失与管径、管道长度、保温情况、环境与热水的的温差有关。Qg=（1-）QL （式3.5）Qg管网的热损失。保温系数，未保温时=0，简单保温=0.6，保温良好=0.8。Q未保温热水管段的热损失，W/m。L管道的长度表3-5 管道环境气温管道周边环境Tk采暖房间明管敷设18-20采暖房间暗管敷设30未采暖房间吊顶敷设当地室外平均气温未采暖房间地下室内敷设5-10室内地下管沟敷设35表3-6未保温钢管管段热损失（W/m）温差（mm）配水管径（mm）DN15DN20DN25DN32DN40DN50DN65DN80DN1003023.930.037.847.554.267.585.099.7128.33225.632.240.350.857.871.990.6106.4136.93427.234.242.853.961.476.496.4113.1145.63628.636.145.357.26581.1101.9119.4153.93830.338.147.860.368.685.6107.8126.1162.54031.940.350.363.672.290.0113.3132.8171.14233.642.252.866.775.894.4118.9139.4179.74435.044.255.370.079.499.2124.7146.1188.34636.746.157.873.183.1103.6130.3152.8196.74838.348.360.376.186.7108.1136.1159.4205.35040.050.362.879.490.3112.5113.9166.1213.9注：温差为管段的平均水温与管道的环境气温之差B.计算机组在额定的工况下总的产热量：热泵产热原理及特性决定了在不同进水温度和不同环境条件下其制热能力下是不同的。Qe=QC/（3.6C（t2- t1）+Qg （式3.6）Qe -在额定的工况下机组总的产热量，kW。QC-设计日产热水量，按（式3.4）C- 水的比热，C=4.1868KJ/（kg.C）t2-额定工况下热水终止加热的温度，t2=55Ct1-额定工况下初始进水的温度，t1=按用户当地常年最低水温Qg-管网的热损失，W，见式3.5C、热泵热水产热量的修正 根据热泵产热原理及特性，它的小时产热量是随工况变化而变化的，室外湿球温度越低，产热量越低，而地域不同，室外湿球温度不同。所以在选型时要对产热量进行修正。选型时应以最恶劣工况下的产热量选择机型。a）Qj =K Qj （式3.7）Qj -最后选定的机组总的产热量，kW。K-各湿球温度下制热量修正系数，见表3-5或表3-6。Qe -在额定的工况下机组总的产热量，kW，见式3.6。然后查产品样本资料上的制热能力选择合适的机型，热水系统供热量大于20KW的宜选择2台或2台以上。一台检修时，其余各台的总供热量不得小于设计产热量的50%。各湿球温度的修正值如下表： 表3-5 根据室外环境湿球温度主机制热量及输入功率修正系数序号室外湿球温度制热量修正系数主机输入功率修正系数1-70.4650.5922-60.4950.63-50.520.614-40.5450.625-30.570.636-20.5950.647-10.620.65800.6480.669910.6730.71020.6980.7331130.7230.7651240.7480.79761350.7730.831460.7990.8621570.8220.8781680.8450.89551790.8680.91218100.8910.92919110.9120.94320120.9340.95721130.9560.97122140.9780.9852315.5112418.51.0591.059表3-5常见地区产热量修正值序号城市室外湿球温度制热量修正系数1广州、南宁1.30.692海口5.60.793湛江3.10.7254香港、深圳4.60.775福州2.40.76厦门3.90.7477南昌-20.5958合肥-5.50.59长沙-5.40.5表3-6 冷水计算温度冷水计算温度,应以当地最冷月平均水温资料确定,当无水温资料时,按下表采用序号地区地表水温度()地下水温度()1黑龙江、吉林、内蒙古全部,辽宁大部分,河北、山西、陕西偏北部分,宁夏偏东部分46-102北京、天津、山东全部、河北、山西、陕西大部分，河北北部，甘肃、宁夏、辽宁的南部，青海偏东和江苏偏北一小部分410153上海、浙江全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部，湖南、湖北东部，河南南部515204广东、台湾全部，广西大部分，福建、云南的南部1015205重庆、贵州全部，四川、云南的大部分，湖南、湖北西部，陕西和甘肃秦岭以南地区，广西偏北一小部分71520第四节：水箱容积的确定及选型一、水箱容积的计算由于单位时间的用水水量的不确定特性，确定水箱容积是没有精确的计算公式的，但水箱容积的确定是非常重要的环节，是热水系统是否节能、初投资是否合理的决定因素之一，须结合主机选型、系统形式、用水方式来综合确定。在下一章详细介绍了系统形式。1.1.蓄热直接循环系统（不定时供水）水箱容积=日总用水量-恶劣工况机组产水量4h1.2蓄热直接循环系统（定时供水） A、定时时间在4小时以上（用水时间段内机组运行）水箱容积=日总用水量-恶劣工况机组产水量定时时长B、定时时间在4小时以下（用水时间段内机组不运行）水箱容积=日总用水量注：4小时是连续用水时间1.3加热与蓄热分离系统A、加热箱的容积：小于机组小时产热水量，大于机组30分钟产热水量B、蓄热箱的容积=日总用水量-恶劣工况机组产水量4h-加热箱容积二、水箱的型式及选择1、水箱的形式1.1水箱的形状：常用水箱形状有圆形、方形、矩形、和球形，特殊情况下，也可根据具体条件设计成其它任意形状。1.1.1圆形水箱结构合理，节省材料，造价比较低，但有时布置不方便，占地较大。1.1.2方形和矩形水箱布置方便，占地面积小，但大型水箱结构较复杂，材料耗量较大，造价比较高，钢板水箱把加强肋放在水箱内部，则清洗困难，不利于防腐，而且加工也不方便。1.1.3、球形水箱造形美观大方，目前已成功地生产1-100m容量的球形玻璃钢水箱。2、水箱材料：2.1金属材料：大小水箱均可使用，重量较轻，施工安装方便。但易锈蚀，维护工作量较大，造价较高。一般采用碳素钢板焊接而成。2.2碳钢水箱内表示必须进行防腐处理，对于生活用水箱，防腐材料不得有碍卫生要求。在有条件时，采用不锈钢、铜、铝等材料或复合材料较为理想。2.3钢筋混凝土材料：适用大型水箱，经久耐用，维护简单，造价低。但重量大，与管道连接处理不好，易漏水。2.4其它材料：一些新兴材料，如塑料、玻璃饮等到均可用作水箱材料，具有很多优点，如耐腐蚀、重量轻、安装维护简单便等。但造价比较高。注：蓄热水箱是由内胆和外板二层钢板制作，中间夹50mm聚胺脂发泡保温材料，内胆为全不锈钢板制作，外板均可用不锈钢、彩钢板、铝板及镀锌板，但只有外板为不锈钢才能整体发泡（保温材料）。外板也可以用混凝土代替。水箱根据形状不同可分为圆形和方形，一般20m3以上为卧式，12m3以下为立式，在价格上立式比卧式便宜150元每立方米容量。3.承压式水箱和自由液面水箱3.1承压式水箱，利用密闭水箱具有一定容积和水箱内空气的可压缩性，从而实现蓄水和可按进水管网压力供给热水，水箱的容量为一定，不能调节。通过进水管网的压力供给热水，不需要供水循环泵。目前承压水箱的承压设计为0.7MPa。型式多为圆柱型并使用不锈钢做材料。3.2自由液面水箱，水箱顶部有通气管与大气连通，可通过浮球阀调节其存水量。需通过水箱与配水点的高度差或加压循环泵给水。二、水箱的选择 1.日用水量在15m3以内，建筑物较低，配水点较少的用户可选择承压式水箱。其水系统为加热箱和蓄热箱合一，无须循环供水泵，系统简单可靠。运行成本低。2. 日用水量在15m3以上的用户可选择自由液面水箱，工程成本、安装场地允许的情况下应尽量选择不锈钢做材料的圆柱型水箱。其结构合理，节省材料，造价比较低。3.大型水箱可用钢筋混凝土作材料，但要注意保温设计和防渗漏处理。 第五节 水泵、管材选型 管材一、循环泵的确定 热水给水系统中外循环水泵的选择，是根据计算后所确定的水泵流量和相应于该流量下所需的压力二个参数确定。一般选用离心式管道热水泵。1、加热循环水泵1.1、水量：查表21上的额定水流量。1.2、扬程：查表21机组的水侧阻力，再加上管道的阻力。设计时，内循环管道总长最好不超过6m,所以可以估算内循环水泵扬程，一般取8-12m。2、外循环水泵2.1、加压水泵2.1.1、计算秒流量（可查建筑给水排水设计手则得到）：Qg=0.2KNg 式4-5-1式中 Qg计算管段的热水设计秒流量（L/S）；Ng计算管段的热水给水配件的当量总数（查建筑给水排水设计手则）；、K根据建筑物用途而定的系数。2.1.2、确定扬程：沿程阻力计算公式：hf= 式4-5-2局部阻力计算公式： 式4-5-3式中：管长； d管径；v 断面平均流速； g重力加速度；沿程阻力系数(可查表得到)； 局部阻力系数(可查表得到)。总水头损失（水泵只需克服最不利点的最不利环路阻力）：H=h1h2h3h4h1出水龙头的压出水头（一般按2m计）； h2沿程阻力（可按100m水管按5-8m扬程估算）；h3局部阻力（可按沿程阻力的25-30%估算，最不利环路较短时按沿程阻力的40-60%估算）；h4水泵到最高用水点的几何高度（闭式系统和靠水重力供水的系统不计几何高度）；表4-1 镀锌钢管内水流量和单位长度阻力损失钢管公称直径（mm）流量m3/h沿程阻力（kPa/100m）150-0.050-60200.45-1.210-60250-20-43322-411-40403-510-40505-1010-40658-1610-408015-3010-4010030-6010-402.2、回水泵回水泵的作用是管网的恒温，主要是从系统节能角度考虑而设计；一般给水增压泵的输入功率都比较大，而热水系统管网在用水量少或不用时，管网存水水温会下降，此时如果用给水增压泵作回水恒温作用，运行费用就会大增；而回水泵所需流量小，低杨程，所以输入功率小，相应运行费用就会少。2.2.1、流量系统确定了回水管道的管径后，得到回水管的流速，再计算出系统管网内的可存水体积，然后可根据公式Q=VmQ流量；V流速；m管道的截面积。2.2.2、扬程计算回水管网的局部阻力和沿程阻力即可（计算公式见上节）3、功率P0=HQV/（10212）P0-水泵计算轴功率，kWH-水泵扬程，mQV-系统水流量，l/s-水的比重，kg/l1-水泵效率，2-电机效率确定了热水秒流量和扬程后应根据水泵生产厂家提供的水泵流量-扬程特性图选择在高效率区域工作的水泵型号。3.1应在水系统上设计1-2台备用泵，以确保保养维修时的供水。3.2在选择水泵时要注意水泵客体和填料所承受的压力。3.2另外还应遵循以下原则：效率高：大泵、单泵的效率常常大于小泵、多泵的效率。 造价低：小泵、单泵的造价一般小泵、多泵的造价。 寿命长：转速小、允许吸上真空高度值大的水泵一般寿命大于转速大、允许吸上真空度小的。 噪声低：一般低转速水泵噪声低于高转速水泵，离心泵的噪声低于活塞泵，变频泵的噪声低于工频泵。二、供回水管的确定1. 确定管径首先根据建筑物性质和卫生器具当量数量来计算各段的设计秒流量，Qg=D2U/4式中：Qg计算管段的设计秒流量（m3/s） D计算管段的管径（m）。 U计算管段的流速（m/s）表4-2生活给水管道的水流速管道公称直径（mm）15-2025-4050-7080水流速度（m/s）1.01.21.51.8与管网连接的管径（秒流量）按所选水泵的流量参考上面计算公式确定2. 回水管径表4-3根据配水管径设计回水管径配水管径（mm）20-2532405070-80100回水管径（mm）2025253240503. 管材的材料热水管的材质有薄壁不锈钢管，薄壁铜管，镀锌钢管、塑料金属复合管，PP-R、PE-X热水管。有条件时可选择薄壁不锈钢管做热水管，其有强度高受温度变化的影响小，热传导率低，只有镀锌钢管的1/4，铜管的1/25；管壁光滑卫生性能好，阻力小。应尽量不要使用冷镀锌钢，因其耐腐蚀性能差。塑料热水管耐冲击性能、耐热性能差，在布置时应尽量避免受机械冲击和远离热源，或作好防护。4. 热水系统采用的管材，应符合现行产品标准的要求。管道的工作压力和工作温度不得大于产品标准标定的工作压力和工作温度。热水管道应选用耐腐蚀和安装连接可靠的管材。第三章、 热泵热水系统设计 热泵热水是否节能不只是产品所决定的，还需要根据不同项目、不同地域设计一个合理的、科学的系统，系统设计不仅要选择合适的水泵，恰当配置水箱与机组，还要结合供水要求，设计适合不同用户的热水供给系统。热泵热水的加热形式主要有二种，蓄热直接循环系统和加热与蓄热分离系统。其它不同的系统都是这二种系统根据不同的控制方式和不同的用水系统所变化而来的。下面介绍几种常见的热泵热水系统。其它未有的用水系统请参照建筑给水排水设计手册。 集中热水供应系统在加热前应根据水质、水温、使用要求等因素确定是否进行水质处理。一般来说日用水量大于10立方米，原水的总硬度（以碳酸钙计）大于300mg/L时宜进行水质处理。软化后水的总硬度指标：洗衣房用水一般为50100mg/L；其他用水为75150mg/L。第一节、蓄热直接循环系统一、用水系统上行下给 内循环水泵冷水补水管机组回水管机组供水管手动补水管蓄热水箱排水管系统供水管用水系统（上供下回）外循环水泵 系统回水管热泵热水器 图5-1 上行下给、蓄热直接循环系统示意图加热系统说明：水泵使水箱中的水经过机组中的套管换热器循环换热，水箱中的水温上升到55，机组停止，当水箱水位由于用水降低到下限水位，电磁阀开启补水，水位到达上限水位时，补水电磁阀关闭。冷水与水箱里的热水混合，水温降低到52（温度可设定），机组启动加热。 上下限水位要求：上限水位在水箱溢流管以下，下限水位与上限水位所保持的小于水箱容积的十分之一。用水系统说明：用水点的用水靠水的自重压出，外循环泵须安装在系统的最低位，其扬程只须克服系统最不利环路的管路阻力。系统特点：使用较普遍，节能效果一般，系统复杂程度一般，初投资一般。常见的使用范围：楼面须有位置放置设备，且能承重，全天供水的学校、工厂宿舍，旅馆、小酒店、小医院等。二、用水系统下行上给图5-2 下行上给、蓄热直接循环系统示意图用水系统说明：用水点的用水靠水泵压出。此系统水泵扬程须克服系统的供水高度和最不利环路的管路阻力，所以功耗大，用水不稳定，若系统较大、管网复杂的情况下，一般采用变频水泵或闭式系统。系统特点：节能效果不理想，系统复杂程度一般，初投资一般，控制复杂程度一般。常见的使用范围：楼面没有位置放置设备，或不能承重，全天供水或定时供水的学校、工厂宿舍、旅馆、小酒店、小医院等。第二节、蓄热直接循环定时供水系统图5-3 蓄热直接循环定时供给系统示意图一、在用水时段内机组不运行：加热系统说明：水泵使水箱中的水经过机组中的套管换热器循环换热，水箱中的水温上升到55，机组停止，当水箱水位由于用水降低到下限水位，电磁阀开启补水，水位到达上限水位时，补水电磁阀关闭。此时机组启动加热。 上下限水位要求：上限水位在水箱溢流管以下，下限水位稍高于内循环泵在水箱上的接管。特别说明：当一天内没有用完水箱的水时，补水电磁阀也须打开把水箱补满水。用水系统说明：用水点的用水靠水的自重压出，系统用水不循环，用水干管的电磁阀在用水时间段内定时开启供热水。系统特点：节能效果好，系统管网简单，控制简单，功耗小，但水箱体积大。常见的使用范围：使用普遍，楼面须有位置放置设备，且能承重，供水要求不高须定时供热水的学校、工厂宿舍、发廊。二、在用水时段内机组运行：与蓄热直接循环系统（不定时供水）的加热原理相同，其用水系统与定时供水相同。第三节、蓄热直接循环闭式系统图5-4 蓄热直接循环闭式系统示意图加热系统说明：水泵使水箱中的水经过机组中的套管换热器循环换热，水箱中的水温上升到55，机组停止。闭式水箱需安装安全阀、压力表、温度计，系统的最高点需安装排气阀。用水系统说明：系统用热水靠自来水冷水压出，若自来水不够压力的情况下需设计外循环泵加压。扬程只须克服系统最不利环路的管路阻力。系统特点：节能效果不理想，功耗大，水箱体积大，用水点水量不稳定。常见的使用范围：楼面没有位置放置设备，且不能承重，全天供水的学校、工厂宿舍、旅馆、小酒店、小医院等。第四节、加热与蓄热分离系统图5-5 加热与蓄热分离系统示意图原理说明1、系统开始阶段：补水电磁阀打开，当加热箱的水位达到上限水位时，机组启动给加热箱冷水循环加热，水箱水位到上限水位时，补水电磁阀关闭，其中手动补水的阀门是常闭状态。2、系统加热放水阶段：当加热箱的水温加热到55时，放水电磁阀打开，把热水放到蓄水箱，当水位放到加热箱下限水位时，放水电磁阀关闭，同时补水电磁阀打开给加热箱补水，直到水位在加热箱上限水位时，补水电磁阀关闭，从而周而复始，直至蓄水箱的水位到达上限水位时，机组停止，当蓄水箱的水位降到下限水位，机组启动，加热箱继续给蓄水箱放热水。3、蓄水箱恒温阶段：当蓄水箱的水温降到45时，加热泵启动，加热箱水位升高，从溢流管到蓄水箱，使蓄水箱的45的水与加热箱的水对流，同时加热箱的水温降到45机组启动把水温加热到55，机组停止。水位要求： 加热箱上限水位要求：平补水接管口位 加热箱下限水位要求：高于加热箱机组回水接管位置 加热箱下限水位需高于蓄水池上限水位，所以须架高加热箱 蓄热箱上限水位要求：平或低于蓄热箱溢水管 蓄热箱下限水位要求：低于上限水位且与上限水位保持的体积大于加热水箱的体积用水系统说明：用水点的用水靠水的自重压出，若管路复杂，水的自重不够压力到达最远用水点的情况下，在供水管上需设计外循环泵加压，同时取消回水泵，扬程只须克服系统最不利环路的管路阻力。系统特点：解决了直接循环系统的蓄热水箱的终水温度高而能效比相对降低的问题，节能效果相当明显，系统控制先进，科学，但初投资相对较高。常见的使用范围：楼面有位置放置设备，且能承重，用水要求高且全天供水的学校、工厂宿舍、大旅馆、大酒店、大医院等。第五节、空气源热泵系统+太阳能加热系统联合循环太阳能是取之不尽的可再生清洁能源。太阳能热水器利用太阳能对水进行加热，以提供生活或工艺用热水。太阳能热水系统由集热器、蓄热水箱、循环管道及相关装置、设备（水泵、控制部件等）组成。太阳能热水器在我国具有广泛的应用前景。但太阳能受日夜、季节、天气、地域的影响较大，如晚上没有阳光而中断加热，此时应投入辅助加热，一般采用电加热。但电加热能耗大，如果采用本公司生产的高效能空气源热泵作为辅热，将水温提到要求的数值，则会取得明显的节能效果。图5-6空气源热泵系统+太阳能加热系统联合循环示意图第六节、预加热热水系统热泵热水器机组可用于其他高温热水系统的预加热过程，如图5-7为热泵热水机组和蓄热式电锅炉相结合的系统，热泵热水机组先将冷水温度提高至55C，再由电锅炉将水温提至95C，利用峰谷电价的谷价，作为水环热泵系统辅助热源，可取得更加显著的节能效果。图5-7空气源热泵系统+电锅炉蓄热系统联合循环示意图第四章、热泵热水器在游泳池加热系统中应用第一节、游泳池介绍一、分类1、按使用性质分有：比赛游泳池、训练游泳池、跳水游泳池、儿童游泳、幼儿嬉水池；2、经营方式分有：公用游泳池、商业游泳池；3、建造方法分有：人工游泳池、天然游泳场；4、按有无屋盖分有：室内游泳池、露天游泳池。二、游泳池水温设计1、比赛游泳池的池水温度，应符合游泳比赛规则和游泳池给水排水设计规范的要求。1、 有关国家关于游泳池池水温度的规定，参见下表各国游泳池池水温度：表5-1 各国游泳池池水温度国别美国日本前苏联国际泳联水温()2224比赛池240.5跳水池270.5幼儿池25冬季2224夏季1824262、 计时应根据游泳池的使用性质的使用性质和有无屋盖等情况，可参照下表确定：表5-2 不同使用性质游泳池池水温度游泳池的用途池水温度（）游泳池的用途池水温度（）比赛用2426露天游泳池训练用2527夏季用不低于22跳水用2628冬季用宜为30儿童、幼儿用2429准备池2427冬季使用的露天游泳池池水温度，我国无明确规定，国外资料建议采用30以上。第二节、设备选型计算 要保持游泳池温度和湿度，加热设备须加热到泳池的设定温度，初次加热后需补充泳池热量损失，还要提供一定温度的补水，还有室内的采暖，另外如有要求，还须提供淋浴热水。一、一次冲击性热负荷计算Qd =VC（trtl）r式中：Qd热水日耗热量(kcal)； V游泳池的体积（L）；C水的比热(1.0kcal/kg)； tr热水的温度()；tl冷水的温度()； r热水的密度(1=Kg/L)。二、热量损失计算 游泳池的热量损失包括水面蒸发损失的热量、水面传导损失的热量、池底和池壁传导损失的热量、管道和设备损失的热量。不做详细计算时，按以下数据估算：表5-3 游泳池每m2水面积平均热损失概略值（kJ/h）气温（）5101520252627282930露天游泳池4522418738523433293128472721259624702302室内游泳池2345217720101842150714651382134012561172三、补水热量及热量计算表5-4 游泳池每天补水量占池容积的百分数游泳池类别比赛池训练池跳水池室内公共池露天公共池儿童池幼儿池水球池游泳、跳水合建池补充水量（%）353535510101510151555计算出所需补水量，就可以根据公式计算出补水所需的热量。四、采暖热量计算Qn=aqvn.V (tn-tw)式中 Qn 建筑物的供暖热负荷（W）；qvn 建筑物供暖的体积热指标 W/（m3）；a 温度修正系数（取值为2.4）； tn 室内计算温度（）；tw室外供暖计算温度（）；V 建筑物的外轮廓体积，游泳馆尺寸。五、淋浴热量计算根据第二章介绍的方法计算六、设备配置及系统方案游泳池的初加热一般把所有加热设备全部投入，初加热之后再运行部分机组给游泳池补水加热和恒温。设计产热量QC=热泵初加热的运行时长按实际要求定，如无要求，一般按设计手册规范取48小时。然后再根据补水加热、恒温、淋浴、采暖热量来确定台数。第五章、机组及水系统的安装第一节、机组的安装图例图7-1卧式侧出风热水机组楼、地板安装图7-2卧式侧出风热水机组挂墙安装图7-3顶出风热水机组楼、地板安装图7-4热水箱楼、地板安装第二节、水系统的安装热泵热水系统包括热泵热水机组、水箱、供水管网、电气控制系统组成。供水管网在建筑物的施工时安装，并应预留了与热泵机组、水箱连接的接口。图7-1 加热水箱及蓄热水箱分离热水系统的安装图7-2 家用不带水泵热水机组热水系统的安装图7-3 家用带水泵热水机组热水系统的安装1. 水箱的安装1.1热水箱应尽可能安装在靠近用水点及热泵机组的位置，以减少管路热损失。1.2如加热水箱与蓄热水箱分离时应保证加热水箱的给水管出口高于蓄热水箱的最高液面。以保证加热水箱的水能全部排进蓄热水箱。1.3水箱的安装基础必须经过承重设计，其承重能力应大于水箱运行重量的两倍。严禁挂墙安装。1.4承压热水箱必须安装安全阀（机组已配，安装于水箱顶部）和单向止回阀（用户自配，装于冷水补水管上）。安全阀排泄口必须向下，并保持与大气相通，不得有任何堵塞。1.5水箱周围应留大于600mm的安装维修空间。2、机组的安装2.1机组可安装于地面、屋顶、阳台、专用平台或其它任何便于安装并可承受机组运行重量的地方。机组与基础之间加10-20mm的橡胶减震垫。2.2选择通风良好，排气顺畅的安装场所，不应安装在密闭的空间内，以免影响机组从空气中取热。机组排风和运行噪声应不影响周围邻居。2.3机组置于屋顶时，应注意风向，避免机组排风方向直接顶风；安装于地面时，应尽量避开强风口。2.4机组周围应留有大于600mm的维修空间。2.5机组应安装于离电源、水源较近的地方，以便于配线和补水。2.6机组周围应无强热源及其它设备的排气口，无腐蚀性和可燃性气体。2.7机组露天安装时，应安装遮阳棚，防止阳光直射、雨淋、积雪。2.8机组可直接用膨胀螺栓固定于水泥基座上，并预留排水地漏；也可用角钢制作托架、加防震橡胶垫，置于地面或屋顶平面。2.9搬运机组时，应注意倾斜角度小于30。主机应水平安装，倾斜度不大于12.10机组必须有可靠接地保护措施。2.11应确保主机周围气流顺畅，便于维修，主机箱与热水箱尽量靠近，距离不宜大于5米。内置水泵的机组，主机与加热水箱的高度差不得大于其机外扬程。3、水泵的安装3.1加热循环泵安装在机组与加热水箱之间，水流方向朝主机。3.2给水循环泵安装在水箱与给水管网之间，应尽量靠近水箱。3.3与水泵的吸、排水管的直径，应不小于泵体的吸排水口直径。如果连接管直径大于泵体的吸排水管直径时，则应在吸排水与吸排水管径之间，加接锥形渐缩、渐扩接头。水平安装的锥型接管，应采用上平式偏心锥型接管，以免空气积在存在锥型管的上部，阻碍水流。3.4严禁将吸排水管的重量加在水泵泵体上，应在泵前后的吸、排水管道上加装管道支架来承受管道本身