一水源热泵热水机组的技术运用概要

1、水源热泵冷热水机组技术的运用深圳皇城广场中央空调热水节能改造工程单 位: 深圳市恒星冷热节能技术有限公司 设计人: 张汉辉职 称: 工程师 电话:手机摘要 介绍该工程水源热泵冷热水机组的选型计算，冷热功能系统的运行策略，并进行了冷热水系统与常规燃气热水系统经济分析关键词 水源热泵 冷回收 热回收 蒸发器 冷凝器 闭式冷却塔 选型 经济分析一、项目简介深圳市皇城广场位于深圳市福田区皇岗口岸福田南路7号，占地面积17500，由一栋31层写字楼，两栋公寓楼和商业裙楼构成，总建筑面积138000。主要配套设施有：32层写字楼34284，两栋32层

2、公寓楼共72631，4层商业裙楼31085。其中商业裙楼设有各类功能小型商场等20个；大堂吧2个，中式餐厅2间，包房13间，港式餐厅5间；桑拿休闲中心3处；室外恒温泳池1座。皇城广场于1996年投入使用。空调系统由10台500RT离心式冷水机组供冷，分三个区，写字楼高区，写字楼低区，商业裙楼。公寓楼不供冷。皇城广场写字楼空调每年5月至10月共六个月供冷，每天供冷时间为8：00至18：00；裙楼空调每年5月至10月共六个月全日供冷，其余月份通风排气。桑拿及餐饮业常年需要制冷或采暖，经业主和租户讨论，确定裙楼2层进行空调及热水节能改造。二楼餐厅及桑拿建筑面积7771.25全年需空调，室外1座25&

3、#215;20泳池过渡季节及冬季需恒温。项目为中央空调及热水一次供热系统改造。项目热水每天需求量：100m3，全年全天24小时供应5055热水。原热水系统热源为天然气热水锅炉，提供60热水。现已改为水源热泵智能冷热水机组作为冷热源，直接为二楼餐厅及桑拿区域提供5055热水，在制冷或制热热的同时，为空调系统提供部分免费的热水或冷冻水，达到节能的最大化，制热时进行冷回收，制冷时全热回收或部分热回收。二、项目技术特点水源热泵冷热水机组技术的应用。传统空气源热泵热水机组制热时的副产品冷量冷风未作利用，直接排至室外。水源热泵热水机组在制热的同时，将副产品冷量用于降低水温供给空调系统使用，水源热泵热水机组

4、与普通空气源热水机组采用表面换热器不同，采用“冷媒水”热交换器。制冷时水源热泵智能热水机组实质为全热回收热水机组，空调要求大于热水时，全热回收运行。三、水源热泵冷热水系统的运行策略 机组每年1112月至次年的34月，由于裙楼不供冷，此时机组蒸发器应以满足7771.25桑拿餐厅空调使用，冷凝器全热回收制取热水，当冷凝器端热水出水达到52时，通过比例三通阀将热水部分或全部接入闭式冷却塔进行散热，机组变为水冷系统或部分热回收保证空调可靠制冷供空调使用；次年的12月该段时间机组冷凝器以热水工况运行，以7771.25桑拿餐厅空调水源为低温源，即提取冷冻水的热量使冷冻水降温供空调使用，将提取的热量和压缩机

5、电热量转化为高温热水，当冷冻水温度低至7以下通过管道自动切换接通裙楼31085为低温热源制取热水，有足够换热低温源进行散冷，保证热水系统稳定高效智能运行。四、水源热泵机组相关计算及选型（一）方案选型依据 1、采暖通风及空气调节设计规范GB5001920032、机械设备安装工程施工及验收规范TJ231-783、建筑给水排水设计规范GB50015-20024、采暖与卫生工程施及验收规范GBJ243-825、公共建筑节能设计标准GB50189-20056、用户要求7、皇城地产物业管理公司提供的空调数据。（二）热水设备选型计算参数1、自来水平均最低水温TW=10，此参数作为选型用。2、自来水年平均水温

6、TP=23，持续时间按365天计算3、室外最低气温TA=5，此参数作为桑拿区域散冷不足时切换大系统的依据。4、用热平均水温T=5055，按51计。（三）空调设计计算参数1、夏季空调室外计算参数（参照深圳）干球温度Td=33.5湿球温度Tw=27.92、冬季空调室外计算参数干球温度Tdw=5相对湿度：70%3、夏季空调室内计算参数区域参数接待处大厅多功能SPA美容按摩客房餐厅干球温度212521252126232623252025相对湿度506550655065506550655065新风M3/H.8.510137.57.513噪音级dB(A)4055405545553540354545554、

7、冬季空调室内计算参数（运行时设定温度参数）性能、区域接待处大厅多功能SPA美容按摩客房餐厅干球温度202218201820202220221618相对湿度405540554050405030453045新风m3/h.8.510137.57.513噪音级dB(A)405540554555354535454555（四）机组正常选型计算4.1、冷负荷计算秋春季酒店类项目按建筑面积冷指标86.0W/估算冷负荷Ql=86.0*7771.25/1000=668.3KW4.2.1淋浴热水负荷计算自来水温按10度计算， 50度热水100吨/天，热水小时变化系数2.9计，热负荷Qr=1.163*100*（50-

8、10）÷24×2.9=562.1KW/h4.2.2 恒温泳池热负荷估算恒温池温度为2427，按0.41kw/h计热负荷Qp=0.41×25×20=205.KW/h4.2卫生热水供热负荷卫生热水总负荷Qt=QrQp=767.1KW/h4.3、冬季采暖负荷计算深圳地区酒店桑拿类项目按建筑面积采暖指标15.0 W/估算热负荷Qf=15*7771.25/1000=116.6KW4.4、热水全年平均日负荷自来水温按23度计算， 50度热水100吨/天计，热负荷Qau=1.163*100*（50-23）=3140.1KW/d平均时负荷Qauh=1.163*100*（

9、50-23）÷24×2.9=379.4KW4.5、机组设备选型及使用根据负荷计算结果、经济性考虑及实际使用和备用原则，根据项目的实际以热水需求及春秋两季空调运行需要，选用2台“宏星”牌水源热泵螺杆冷热水机组，型号分别为40STD-500WHS3和40STD-180WHS3，二用 ，设备置于负二层。冷热源设备主要参数如下：序号机组名称机组型号及技术参数说明1恒星水源热泵螺杆式冷热水机组型号：40STD-500WHS3数量：1台制冷量：496KW制冷功率：88.3KW制热量：580KW制热功率：119.1KW机组作为全年卫生热水主要热源源，且在夏季制热的同时，可提供一定量的免费

10、的冷冻水供系统使用。机组置于地下二层机房2恒星水源热泵螺杆式冷热水机组型号：40STD-180WHS3数量：1台制冷量：176KW制冷功率：33.1制热量：208KW制热功率：44.6KW过渡季节及冬季可单独提供卫生热水供室外泳池恒温。过渡季节供热水的同时提供免费冷气。机组置于地下二层机房3闭式冷却塔型号：MHB-100数量：1台风机功率：7.5*2KW水泵功率：4.0KW秋季空调制冷热回收散热不足或完全不散热时使用，冷却水出水52±1投入使用。设备置于主楼天面层。4.6、冬季冷负荷消耗必须面积设备负荷672KW，按建筑面积冷负荷指标25.0 W/估算空调换热面积空调面积A=672&

11、#247;0.025=2688031085，应能满足散冷需求。供冷、供热解决方案 根据负荷计算及选型结果，设备运行使用：夏季：空调：空调统一使用大厦空调，夏季6个月全天供应冷气。热水：只需开启1台水源热泵螺杆冷热水机组40STD-180WHS3即可满足全天热水需求，热水运行时间T=3140.1/208=15.0小时，即机组每天运行15小时即可满足全天热水负荷需求，同时，冷气回收接入大厦裙楼系统，回收冷量3140.1÷208×（208-44.6）=2466.8KW。过渡季节： 空调：11月、12月，3月4月由于大厦停止供应冷气，酒楼桑拿的空调需求668.3KW大于热水需求37

12、9.4KW。两台水源机组制冷量672KW以全热回收空调冷水工况运行，热水制热余量（788-379.4）408.6KW，通过闭式冷却塔进行散热，达到冷热平衡。 热水：机组热回收供应。 冬季： 空调：由于餐厅与桑拿冷热需求矛盾，最恶劣环境下桑拿部分按摩房间需要采暖；餐厅则需要供冷，故桑拿按摩房间风机盘管为带PTC陶瓷暖风盘管，也可供冷。 热水：2台水源热泵冷热水机组开启，满足热水及恒温需求所需运行时间为T1=9572/78812小时，考虑到冬季环境温度低有所降低及热水负荷比夏季热负荷大的因素，低温源接通整个裙楼方能保证2台机组运行。运行时间12小时即可满足热水负荷需求。 过渡季节水源热泵热水机组还

13、可提供部分冷负荷给需要供冷的客房使用，一套设备，满足两种需求。(六)节能措施1、严格执行国家相关节能规范，从建筑设计上满足建筑的保温隔热性能达到节能要求指标。本项目根据公共建筑节能设计标准GB50189-2005进行节能设计。2、空调冷负荷按单位冷负荷计算，本次设计的春秋冷负荷共668.3KW,由于主机选型已计算同时使用系数，本次选春秋季主机冷源，总冷量为（496+176）672KW。3、淋浴及室外恒温泳池热水负荷按单位冷负荷计算，设计的热负荷共767.1KW,由于主机选型已计算同时使用系数，本次选冬季主机热源，总制热量为（580+208）788KW。4、本项目采用水源热泵冷热水机组的制冷性能

14、系数（制冷量528KW）COP3.9及3.7W/W，水本项目采用水源热泵冷热水机组的制热性能系数COP4.9及4.7W/W，机组冷热均利用，故水源热泵螺杆冷热水机组的综合性能系数COP8.8及8.4W/W,符合公共建筑节能设计标准GB50189-2005。5、本设计空调新风（含初效过滤）的风机的单位风量耗功率W原设计及工程方负责考虑。0.466、本设计空调系统冷水系统的最大输送能效比ER=0.0212。0.0241(夏热冬暖地区)。最大输送能效比计算依据：ER=0.002342H/(T·)式中H水泵设计扬程（m）T供回水温差（）5水泵在设计工作点的效率（）冷冻泵1最大输送能效比ER=

15、0.002342×28.5/5/0.73=0.0183冷冻泵2最大输送能效比ER=0.002342×28.5/5/0.63=0.0212冷却泵1最大输送能效比ER=0.002342×20.0/5/0.76=0.0123冷却泵2最大输送能效比ER=0.002342×20.0/5/0.68=0.01387、空调水泵参数名称/参数水泵流量m3/h扬程mH2O功率KW效率冷冻泵195.528.51573冷冻泵247.528.57.563%冷却泵1100201176%冷却泵250205.568%8、DDC数字控制技术应用：秋春季冷负荷大于热水负荷，当用热量不足影响

16、制冷时，闭式冷却塔按比例投入散热；冬季热水负荷大于制冷负荷，当桑拿餐厅区域7771.25无法消耗冷量或出水温度4时，冻水系统自动按比例切入整个裙楼31085，从而保证机组提取能量。五、节能经济分析节省直接费用深圳地区为海洋气候特点，夏季天气炎热，全年供冷时间较长。每年除了约15天的冬季外，桑拿酒店空调制冷运行时间长达350天，而卫生热水则全年365天均需提供。按每天实际制取生活热水A=100000升（Ltr），则在此期间热水所需总热量为：Q热A×（T1T2）×C×365Q热：机组所产生的热量，千卡（KCAL）A： 每天产生的热水量，升（Ltr）T1： 全年热水平均

17、温度，51T2： 自来水年平均温度，23C： 水的比热，KCAL/. Q热100000×（5123）×1×365 1,022,000,000KCAL下表给出该大厦原采用燃气锅炉及冷回收热水机组产1,022,000,000KCAL热量所需运行费用对比为：名 称单位理论热值热水交换效率设备效率获得总热量所消耗能源总量单 价(元)费 用(元)燃 气锅 炉8600KCAL/立方85%90%155342.76立方4.90761,179.50热 水机 组860KCAL/KW1400297093.0KWH1.00297,093.00上述分析表明：如果采用天然气锅炉，每年运行费用

18、为761,179.50元，制每吨水费用为20.90元/吨，而采用冷回收热水机组费用为297,093.00元，每吨水的制取费用8.20元/吨。间接费用免费制取的冷量:冷回收收热水机组制热同时可进行冷量回收，免费提供于空调系统，机组全年制取热水的同时提供的制冷量为：1,022,000,000÷4.7×3.7÷860935,526KW（4.7为热水机组年平均能效比，3.7为热水机组制冷平均能效比，860为热功当量）。旧型号离心冷水机组能效比以5.0算，可节省的运行电量为935,526/5.0187,105.20KWH，为中央空调节省的运行费用（电费按1.00元/KWH计）：187,105.20×1.00187,105.20元 机组在制热时运行的费用减去免费制取冷量为中央空调节省的运行费用后实际所需要的费用为：297,093.00-187,105.20109,987.80 元 锅炉与热水机组的年运行费用a) 天然气锅炉运行费用：761,179.50元b) 水源热泵冷热水机组年