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陕西农村服务中心中央空调冷暖项目设计方案
发布日期:2016/7/25 11:27:00


文/广东热立方热泵系统有限公司

 

  摘 要:该项目位于陕西省商洛市镇安县太平村,为该村服务中心(粟香苑)夏天制冷、冬天供暖。项目总建筑面积543㎡,采暖/制冷面积为410㎡。服务中心共10层,需要供暖制冷的为第一层,层高4.2米,24墙,外墙有3cm厚的保温层,没有临户建筑供暖,外墙玻璃窗结构为普通双层中空玻璃。甲方要求采用风机盘管制热和制冷,根据要求选配了Z系列安装式风机盘管,主机选用AMITIME.热立方.分户供暖制冷系统——3套20KW直流变频模块机组。

 

  关键词:陕西农村;空气能冷暖项目;风盘制冷/制热

 

一、工程介绍

 

  该项目位于陕西省商洛市镇安县太平村,为该村服务中心(粟香苑)夏天制冷、冬天供暖。项目总建筑面积543㎡,采暖/制冷面积为410㎡。服务中心共10层,需要供暖制冷的为第一层,层高4.2米,24墙,外墙有3cm厚的保温层,没有临户建筑供暖,外墙玻璃窗结构为普通双层中空玻璃。

 

  甲方要求采用风机盘管制热和制冷,根据要求选配了Z系列安装式风机盘管,主机选用AMITIME.热立方.分户供暖制冷系统——3套20KW直流变频模块机组。

 

二、设计依据

 

  《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012

 

  《建筑设计防火规范》GB50016-2014

 

  《铜分集水器》CJ/T251-2007

 

  《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002

 

  《公用建筑节能设计标准》GB50189-2005

 

  ……

 

三、气象参数

 

  本设计是根据当地气候、环境和建筑进行计算后,对某一房间或空间内的温度、湿度、洁净度和空气流动速度等进行调节与控制,从而为用户创造安全环保、舒适节能的和谐环境。本设计工程位于陕西商洛,其计算参数如下所示:

 

3.1室外气象参数

 

  查《采暖通风与空气调节设计规范》得商洛市室外空气计算参数值见表1:

 

(表1:室外空气计算参数)

 

3.2室内计算参数

 

  便民服务厅、会议室、多功能厅、办公室等区域作为人员密集区和人员久留区需要实施供热和制冷;室内区域均需考虑铺设地板采暖。各房间的室内计算参数见表2:

 

(表2:室内计算参数)

 

四、负荷计算

 

4.1冷负荷计算依据和公式

 

  室内冷负荷由人体、灯光、设备、食物等冷负荷和外围护结构(外墙、外窗和外门)及内围护结构(内墙、内窗、内门和楼板等)的得热组成,在此只对外墙和屋面传热冷负荷计算进行详细介绍。

 

  外墙和屋面传热冷负荷计算公式:

 

  外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qτ(W),按下式计算:

 

  Qτ=K•F•Δtτ-ξ

 

  式中:

 

  F-计算面积,㎡;

 

  τ-计算时刻,点钟;

 

  τ-ξ-温度波的作用时刻,即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻,点钟;

 

  Δtτ-ξ-作用时刻下,通过外墙或屋面的冷负荷计算温差,简称负荷温差,℃。

 

  当外墙或屋顶的衰减系数β<0.2时,可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷Qτ:

 

  Qpj=K•F•Δtpj

 

  式中:Δtpj-负荷温差的日平均值,℃。

 

  经负荷计算及规范得知,本建筑的空调冷负荷指标取167w/㎡左右,基本符合要求。

 

4.2热负荷计算依据和公式

 

  室内热负荷由外围护结构和内围护结构的基本耗热量及其附加耗热量和冷空气渗透耗热量组成,同时考虑外门开启冲入的冷风耗热量,在此只对围护物的基本耗热量和附加耗热量的计算进行详细介绍。

 

4.2.1围护物的基本耗热量QJ的计算

 

  通过供暖房间某一面围护物的温差传热量(也称围护物的基本耗热量)Qτ(W),按下式计算:

 

  Qj=k•F•(tn-tw) •a

 

  式中:k-该围护物的传热系数,W/(㎡•℃);

 

  F-该面围护物的散热面积,㎡;

 

  tn-室内空气计算温度,℃;

 

  tw-供暖室外计算温度,℃;

 

  a-温差修正系数。

 

  [1]. 外墙,屋顶的热桥计算

 

  外墙、屋顶的传热系数当考虑梁、楼板、柱等的热桥影响时,采用外墙平均传热系数Km。按规定,取各成分面积的加权平均值。

 

  [2]. 地面传热计算

 

  当围护物是贴土的非保温地面时,其温差传热量Qj.d(W)用下式计算:

 

  Qj.d=kpj.d •Fd•(tn-tw)

 

  式中:kpj.d-非保温地面的平均传热系数,W/(㎡•℃);

 

  Fd-房间地面总面积,㎡。

 

4.2.2附加耗热量

 

  附加耗热量按基本耗热量的百分数计算。考虑了各项附加后,某面围护物的传热耗热量Q1(W):

 

  Q1=Qj•(1+βch+βf+βlang+βm)(1+βfg)(1+βjian)

 

  式中:Qj-该围护物的基本耗热量,W;

 

  βch-朝向修正;

 

  βf-风力修正;

 

  βlang-两面外墙修正;

 

  βm-窗墙面积比过大修正;

 

  βfg-房高修正;

 

  βjian-间歇附加。

 

  冬季采暖的室内设计温度设为20℃,经负荷计算及规范以及建筑的实际围护结构情况,本建筑的空调热负荷指标取170w/㎡左右,基本符合要求。

 

  各空调房间冷热负荷汇总见下表3:

 

(表3:各房间冷热负荷汇总)

 

五、设备选型

 

  根据用户的需求,本系统制定中央空调冷暖方案,即:中央空调制冷/制热。

 

  从以上计算表格得知,该项目建筑夏季制冷的冷负荷为68.54kw,冬季制热的热负荷为69.82kw。考虑到实际情况,设此项目的夏季中央空调同时使用系数为70%,冬季中央空调同时使用系数为80%,即热泵制冷需求为47.98kw,制热需求为55.86kw。

 

  方案选用AMITIME.热立方.分户供暖制冷系统 ——3套20KW直流变频模块机组可满足本建筑的供热和制冷需求。

 

  其中,热泵额定制冷量为48KW,额定制热量为58.8KW;即建筑(543平米)的夏季平均制冷指标约为88W/㎡,冬季平均制热指标约为108W/m2;空调冷暖区(410.68平米)的夏季平均制冷指标约为117W/㎡,冬季平均制热指标约为143W/㎡。由此可知,总共60KW直流变频空气源热泵机组能基本满足此建筑70%的制冷和80%制热需求,并且能根据室内需求智能调节主机运行频率、数量。冬季采用中央空调风机盘管供热,可节省投资,即夏季制冷和冬季供热使用同一套末端设备,选用Z系列风机盘管为末端。由负荷计算表可知空调区域的室内冷负荷,在增加20%的富裕量后,可得风机盘管的选型制冷量,加上20%的富裕量,使得制冷量的输出不受风机盘管限制,以满足室内的要求,所选末端设备为21台Z系列暗藏式风机盘管。

 

六、运行费用预估

 

  设电单价为0.8元/度,夏季按全天8小时运行计算,冬季按全天16小时运行计算。

 

  20KW变频模块机夏季高频耗电量为7度/h,低频耗电量为2.2度/h;即一天运行费用为14.08~44.8元;预计月运行费用422.4~1344元。冬季高频耗电量为5.62度/h,低频耗电量为2.1度/h;即一天运行费用为26.88~71.94元;预计月运行费用806.4~2158.2元。由此可知,当电单价为0.8元/度,夏季按全天8小时运行计算,冬季按全天16小时运行计算时。

 

  3套20KW直流变频模块机的月平均运行费用预计为:

 

  夏季:综合运行费用约计2700元/月(运行费用范围约为:1267.2~4032元/月);

 

  冬季:综合运行费用约计4500元/月(运行费用范围约为:2419.2~6474.6元/月)。

 

  注:以上数据通过本设备机组参数测算得出,主机在低频、中频、高频时的耗电量都不相同;综合运行费用是根据用户的使用习惯、时间长短,室外气温、门窗开启的空气渗透等等相关因素上下波动而产生差异,以上运行费用预估可能会有±20%的误差。

 

七、系统示意图

(戎马传媒·《热泵市场》杂志社 订阅热线:0755-26781737)
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