• EK戶式多功能水(地)源熱泵在山東某別墅上應用
                            • 2015-12-25

                            一、工程概述

                            山東濟南某小區別墅,別墅外觀美觀大方,小區環境寂靜優雅,考慮到別墅外觀美觀和周邊噪聲的影響以及將來的整體使用效果,并結合該工程的實際使用情況分析后,出于節能、環保及維護管理考慮,此別墅最終采用地源熱泵空調系統來提供制冷、采暖和生活熱水。

                            未標題-1

                            1.1、設計依據:

                            1.《采暖通風與空氣調節設計規范》(GB50019-2003)

                            2.《建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規范》(GB50242-2002)

                            3.《水源熱泵系統工程技術規范》(GB50366-2005)

                            4.《建筑設計防火規范》(GB16-87)

                            5.《空氣調節設計手冊》(第二版)

                            6.甲方提供的相關數據、其它國家有關規定及規范。

                            1.2、設計參數:室外:

                            室外設計參數表

                            圖片6

                            室內設計參數

                            圖片7

                            二、地源熱泵機組設計選型

                            2.1選型

                            此別墅的空調使用面積約為260m2,制冷量44.2KW,同時使用系數取80%,即35.4KW;制熱量按制冷量的85%,即37.5KW。

                            冷量配置表

                            圖片8

                            EKWD012MR1DR夏季制冷量是37kW,制冷輸入功率7.2kW,冬季的制熱量是38kW,制熱輸入功率10kW,名義熱水產水量是650L,故而此項目選一臺EKWD012MR1DR戶式多功能水(地)源熱泵機組就可以滿足其對夏季空調、冬季采暖和生活熱水的需求。

                            2.2、EKWD-M系列戶式多功能水(地)源熱泵機組特點

                            EKWD-M機組具有一機多用、安全無污染、高效節能等特點。用一套機組同時可以解決用戶的制冷、制熱與生活熱水的需求,減少了設備的初投資。它具有如下優點:

                            環保節能:

                            機組采用R410A環保冷媒,不污染環境,保護大氣臭氧層;采用水地源熱泵技術配合熱回收技術,給客戶提供舒適、高效節能空調享受的同時,提供免費的生活熱水,機組的綜合能效EER達到7.5。

                            圖片9

                            三維一體:

                            圖片10

                            采用歐洲領先的全熱回收技術,機組熱回收量大,熱水快速,即開即用,機組應用可幫客戶實現中央空調、地板采暖,生活熱水的三維一體的功能。

                            智能控制:

                            機組具有制冷模式、制熱模式、生活熱水模式、制冷+熱回收模式、制熱+生活熱水模式五種運行模式,智能的自由切換,能夠適時的滿足用戶對空調和生活熱水的需求;機組聯動地源泵、空調泵、熱水泵、水路二通閥和空調末端的運行,智能的實現一鍵式開關機的操作,使機組的運行管理變得如此簡單。

                            性能可靠:

                            機組采用國際品牌高效渦旋壓縮機、冷凝器和蒸發器,配合進口500級電子膨脹閥節流設計,系統設計時充分考慮到各個部件的壓損,實現了系統的最佳匹配,機組的性能發揮到最佳;同時機組經比國標要求更嚴格的長時間測試,各項指標均優于國標要求,機組運行更可靠;機組本身均自帶高低壓保護、制冷防凍保護、壓縮機過載保護和水壓差開關等,最大程度的確保了機組安全運行。

                            施工簡單:

                            機組采用創新一體式結構設計,集成340L超大的不銹鋼生活熱水水箱,且放置不受空間限制,水電分離,無觸電危險;內置熱水循環泵、空調水泵、地源水泵,極大方便了工程安裝,施工只是簡單的連接生活熱水水管和室內末端的冷凍水管即可,大大節省了安裝工序,節省了安裝時間。

                            三、地源側換熱器設計

                            本方案采用土壤源熱泵,即以土壤為冷熱源。土壤源熱泵采用地埋管的方式,利用土壤的溫度基本上穩定的特性(土壤溫度受大氣影響較小,年平均溫度在12~20度之間),夏季將熱量散到土壤中,冬季又從土壤中吸收熱量。故土壤源熱泵又稱土壤換熱器。地埋管通常分為垂直埋管和水平埋管兩種,水平埋管的土壤換熱器換熱量小,且占地面積較大,一般工程中都采用垂直埋管。在地下埋管內以水為介質與土壤進行閉式熱交換,作為冷源和熱源供主機制冷、制熱。

                            根據建筑物周邊的現狀,本工程采用垂直埋管式地源熱泵系統,既不需要太多的埋管面積,又有較好的使用效果。土壤換熱器采用化學穩定性好、耐腐蝕、導熱系數大、流動阻力小、熱膨脹性好的高密度聚乙烯(HDPE)管。地下埋管要埋多長,埋管打井要埋多深,針對本項目進行實地地質勘探,打單U測試井,井深100m,做熱響應試驗。測得每米PE管夏季對土壤的散熱量約為30w/m,冬季吸熱量約為20w/m。故而地埋管換熱器的夏季散熱能力為60W/m,冬季的取熱能力為40W/m

                            地下土壤作為空調的冷熱源,地埋管其作用相當于換熱器,從土壤中取冷、取熱。

                            空調系統最大取冷量和最大取熱量的確定,如公式(1)、(2):

                            Qr=Qc{1+1/COP}(1)

                            Qq=Qh{1-1/COP}(2)

                            式中Qf------土壤換熱器的最大取冷量,kW

                            Qq-----土壤換熱器的最大取熱量,kW

                            Qc------主機制冷量,37kW

                            Qh------主機制熱量,38kW

                            COP----夏季循環性能系數,取5.14

                            COPh--冬季循環性能系數,取3.8

                            故Qf=44.2kW

                            Qh=28kW

                            根據該項目土壤源熱泵熱響應測試參數,地埋管夏季放熱值6000w/孔,吸熱4000w/孔,該項目地埋管數量計算:

                            夏天埋管數量:44.2kW/6kW=7.3孔

                            冬天埋管數量:28/4kW=7孔

                            夏季埋管長度大于冬季,故取夏季埋管長度計算需管井為8口。通過計算,管井間間距為4米時埋管間熱傳導的相互影響可忽略不計,故確定管井間距為4米,沿建筑物周邊布置。

                            圖片11

                            地源熱泵水系統原理圖

                            四、EKWD-M機組系統運行費用

                            ——及與多聯式空調系統+燃氣鍋爐地板采暖比較

                            以下計算均依據:

                            (1)制冷季120天,每天12小時

                            (2)供暖季120天,每天12小時

                            (3)全年提供生活熱水,每天生活熱水用量500L

                            (4)電費為0.5元/KWh

                            (5)天然氣價格3元/m3.

                            (6)使用系數0.75;

                            (7)對比設備參數如下:

                            圖片12

                            夏季運行費用計算公式:=制冷輸入功率*制冷單日運行時間*制冷天數*電價*使用系數

                            冬季運行費用計算公式:=制熱輸入功率*制熱單日運行時間*制熱天數*電價(或天然氣價)*使用系數

                            運行費用對比:

                            圖片13

                            四、總結:

                            EKWD-M系列戶式多功能水(地)源熱泵機組是集EK空調40余年的水地源熱泵的設計經驗,創新的結合水地源熱泵技術和熱回收技術的優勢,為客戶實現舒適空調環境的同時,免費的使用生活熱水。根據地源工況穩定的特點,此機組結合為用戶精心定制的操作界面與自動化的運行模式,特別適合別墅與大型住宅等用途。目前這臺機組已經經過了兩個冬夏運行,性能穩定,節能效果顯,獲得了用戶的好評,此項目也是EK空調致力于低碳節能的新典型!

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