1、北方低溫空氣源熱泵空調系統設計方案摘要： 長期以來空氣源熱泵空調系統，主要應用于長江流域及其以南地區。本文主要介紹低溫空氣源熱泵系統在北方地區的應用案例，并對系統設計的注意事項進行了闡述，對系統初投資和運行費用進行了分析。實際運行證明，低溫空氣源熱泵空調系統在北方制熱是可行的，并且運行費用很低。關鍵詞： 低溫空氣源 空氣源熱泵 節能1 工程簡介秦皇島市百信圖書廣場位于秦皇島市開發區，目前是秦皇島市最大的綜合類圖書市場。本建筑長49.2m，寬35.1m，總建筑面積6900m2；建筑共計4層，總高度為15.9m。一層、二層、三層是圖書市場，四層為辦公室。本建筑自2001年6月開始施工，2002年1

2、0月完工，2002年11月空調開始調試運行。2 空調計算設計參數2.1 室外空調計算參數，見表1。表1 室外空調計算參數 季節室外計算干球溫度(）室外計算濕球溫度(）室外計算相對濕度(%)室外風速(m/s)大氣壓力(hPa)夏季32.726.22.31002.2冬季-12522.61023.42.2 室內空調設計參數，見表2。表2 室內空調設計參數 房間名稱夏季冬季噪聲(dBA)新風量(m3/hp)溫度()相對濕度(%)溫度()相對濕度(%)圖書室24-27608-20404512閱覽室24-27608-20404012辦公室24-27558-20405030會議室24-27608-20404

3、5303 冷熱源選擇3.1 冷熱源選擇依據秦皇島市是全國聞名的度假旅游城市，市政府對環境污染問題特別重視，尤其是冬季供暖產生的污染問題。秦皇島市供暖期較長，約為5個月。供暖資源也很豐富：煤、油、城市集中煤氣、電和城市集中供熱，由于本項目在開發區，沒有城市集中供熱，燃煤也被禁止使用，可利用的資源僅為油、城市集中煤氣和電。秦皇島市沒有電增容，城市煤氣有市政費用。同時在與開發商接觸過程中，開發商提出以下幾點要求：安全、環保、沒有污染；運行費用低；系統運行可靠；維護方便。3.2 冷熱源初投資比較根據開發商提出的要求，提供以下比較方案：方案1，空氣源熱泵空調系統；方案2，螺桿冷水機組+電鍋爐；方案3，螺

4、桿冷水機組+煤氣鍋爐；方案4，螺桿冷水機組+油鍋爐。各種方案初投資，見表3。表3 各種方案初投資 項目方案1方案2方案3方案4備注制冷量（kW）816820820820制熱量（kW）840660660660制冷機房（萬元）108515151制熱機房（萬元）0282624電氣（萬元）18232323含控制機房土建費(萬元)0303030合計（萬元）1261321301283.3 運行費用分析比較夏季，各種方案的系統制冷系數接近，又由于秦皇島市夏季制冷期較短，這里不做比較，僅對冬季供熱時的運行費用進行分析比較，結果見表4。表4 各種方案冬季運行費用分析比較 方案方案1方案2方案3方案3單位發熱值3

5、600Kj/kWh3600Kj/kWh11200Kj/m340000Kj/kg(l)機組熱效率2.5: 10.950.80.8產生1kW熱量需要資源量0.4 kWh1.05 kWh0.39 m30.14 kg(l)單位資源費用0.5元/ kWh0.5元/ kWh0.7元/ m33.2元/ kg(l)產生1Kw熱量需要的費用0.20元0.52元0.28元0.45元3.4 結果分析通過以上分析可以看出，空氣源熱泵空調系統不僅初投資較低，其冬季運行費用也優于其他三種方案，所以，本工程選用低溫空氣源熱泵機組作為空調系統冷熱源。4 機房設計4.1 空氣源熱泵機組選型圖1設備布置圖1 低溫空氣源熱泵空調機

6、組 2 冷熱水循環水泵 3 電加熱器 4 電子水處理器 5 膨脹水箱 6 電器及控制裝置 4.2 空氣源熱泵水系統設計本空氣能熱水器系統主力管采用異程式，每層均采用同程式，兩臺主機為并聯方式。系統原理圖見圖2。圖2 系統原理圖1 低溫空氣源熱泵空調機組 2 冷熱水循環水泵 3 電加熱器 4 電子水處理器 5 膨脹水箱4.3 其他設備選型 冷熱循環水泵：KQL100/160-15/2，兩用一備，流量100m3/h，揚程32mH2o，功率15 kW； 電子水處理器：SHN-8,一臺，流量120m3/h-220m3/h，功率12W； 輔助電加熱器：DR-90，兩臺，功率90kW；DR-60，一臺，功

7、率60 Kw。5 末端系統設計末端系統采用風機盤管+新風系統，本建筑的營業廳四周為落地玻璃窗，建筑的進深也較大，這樣會導致空調負荷較大，且集中在建筑的周圍。在施工圖設計時，營業廳采用了內外分區的方式。在負荷較大的外區，采用風機盤管+新風方式；在負荷較小的內區，采用吊頂式空調機組方式。四層辦公區采用風機盤管+新風系統。6 自動控制6.1 每臺低溫空氣源熱泵空調主機的冷熱水進水管上分別設有1個水流開關，水流開關與主機連鎖。當進水量低于主機要求的最低水量時，主機將自動關閉。6.2 水泵與主機連鎖控制，系統啟動時，水泵先開啟，主機后開啟；系統關閉時，主機先關閉，水泵最后關閉。6.3 新風機與電動風閥連

8、鎖，新風機關閉時，電動風閥關閉，以防止新風機表冷段凍裂。6.4 電加熱器啟停控制。電加熱器采用分級啟停，根據不同水溫度，啟停相應的電功率。6.5 主機冬季防凍措施。主機具有兩級冬季防凍保護措施：當室外溫度低于5時，啟動水泵；當循環水溫度低于15時，熱泵機組開始制熱。7 實際運行情況本工程自投入運行以來，已經經歷了一個制冷季和兩個采暖季。百信圖書廣場每天營業10個小時，一周工作7天，在實際運行過程中，業主每天均對系統進行較為詳細的數據記錄，從記錄的數據分析可以看出，每年11月和次年的2、3月的運行費用較低，為3元/m2左右；每年12月和次年的1月的運行費用較高，為5元/m2左右；全年平均為4元/

9、m2左右。由此可見，低溫空氣源熱泵空調系統是比較節能的空調系統。8 設計得失分析由于低溫空氣源熱泵空調系統首次應用于北方，使得輔助電加熱器的選擇容量偏大。在實際運行中發現，只有60 kW的電加熱器在氣溫較低時運轉，一臺90kW的電加熱器只有在早晨系統啟動時運轉30分鐘左右，而另一臺整個冬季幾乎不運轉。電加熱器的選型偏大，也增加了配電方面的投資。9 結束語9.1 低溫空氣源熱泵空調系統是一種節能型空調系統，該系統不僅運行費用低廉，符合綠色環保的要求。9.2 低溫空氣源熱泵空調系統設計簡單，維護方便，且擴大了建筑有效使用面積。9.3 低溫空氣源熱泵空調系統適合在華北地區、黃河中下游流域和西北的部分地區使用，是值得推廣的空調系統。參考文獻：1 電子工業部第十設計研究院.空氣調節設計手冊.北京: