太陽能與空氣源熱泵熱水系統應用技術規程畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ） ；具體數值應根據集熱器產品實際測試結果確定；Uhx——換熱器傳熱系數[W/（m 2℃）]，查產品樣本得出；Ahx——換熱器換熱面積（m 2） ，查產品樣本得出。 集熱器總面積的計算可根據系統設計需求分別按夏季、全年和冬季的冷水水溫和輻照量計算。 熱泵主機 當空氣源熱泵熱水系統的儲熱水箱（罐）容積能滿足平均日用水量調節的要求，熱泵供熱能力可按平均日耗熱量配置。15 空氣源熱泵熱水系統的設計小時供熱量應按下式計算： （）式中： Qg——熱泵設計小時供熱量（kJ/h） ；qr——熱水用水定額（ L/人d 或 L/床d） ，按《民用建筑節水設計標準》 （GB50555）中的平均日節水用水定額取值（溫度不同時，按等熱量換算水量） ；m——用水計算單位數（人數或床位數） ；tr——熱水溫度，t r=55（℃） ；tl——冷水溫度，按不同季節選取，應以當地實測數據資料確定。當無水溫資料時，可按附錄 B 采用；T1——熱泵機組設計工作時間（h） ，應根據用水需求、氣候條件和系統經濟性等因數綜合考慮確定。分散獨立式系統建議取5~8 小時，集中式熱水系統的全日制供水時建議取 8~20 小時，不設輔助加熱設備的系統，熱泵的工作時間宜取下限，以便給最高日用水量發生時留出足夠補充加熱能力。定時供水時，T 1 由設計人確定；Kl——安全系數, 取 ~。 空氣源熱泵的輸入功率可根據熱泵熱水系統的能效比值和平均秒功率按下式計算：Qr=(Qg/3600)/COP （）式中： Qr——熱泵的輸入功率(kW) ；??rrrg11lmqCtkT???16COP——熱泵熱水系統的能效比值，無量綱。浙江地區的系統能效比值：考慮全年使用宜取 ，冬季使用宜取 。 空氣源熱泵熱水系統主機應按全年平均的環境溫度和冷水水溫條件計算輸入功率，不設輔助熱源的系統應根據冬季的環境溫度和冷水溫度條件，在合理延長熱泵工作時間的條件下校核和調整熱泵主機的輸入功率配置。 空氣源熱泵熱水系統的室外主機應在通風條件良好的屋頂、陽臺、室外平臺等處布置。成組布置時進風側的間距宜大于 倍進風口的高度。靠墻一側的主機距墻面的凈距宜大于 倍的進風口高度。 成組布置的空氣源熱泵熱水機組應采用并聯方式換熱，機組宜采用同程管路的形式保證各臺機組工作的均衡性。 當空氣源熱泵熱水系統采用直熱式機組時，應設置循環加熱系統保證水箱內水溫不低于設計值。 儲熱水箱（罐） 集中熱水供應系統的儲熱水箱（罐）容積應根據熱水用水小時變化曲線、太陽能集熱器或熱泵的供熱能力，并綜合考慮輔助加熱裝置加熱時段和能力等多種因素經計算后確定。 分散式太陽能熱水系統儲熱水箱（罐）容積可按下列公式確17定：V= (40~50) A　　　　　　　　　　（）式中：V——儲熱水箱（罐）有效容積（L） ； A——集熱器的總面積（m 2，直接加熱系統為 Ac，間接加熱系統為 Ain） 。注：部分無法按第 條計算的集中式系統可參照本公式計算。 空氣源熱泵熱水系統的儲熱水箱（罐）有效容積計算應符合下列要求：1 儲熱水箱（罐）有效容積應根據日耗熱量、熱泵持續工作時間及熱泵工作時間內耗熱量等因素確定，當其因素不確定時可按式 計算：??hgr2rrlQTVktC???? （）式中： Vr——貯熱水箱（罐）有效容積（L） ；Qh——設計小時耗熱量（kJ/h） ； Qg——設計小時供熱量（kJ/h） ； T——設計小時耗熱量持續時間（h） ； η——有效貯熱容積系數，貯熱水箱、臥式貯熱水罐η=～ ，立式貯熱水罐 η=～ ； k2——安全系數，取 ～。 2 當無法確定設計小時耗熱量持續時間時，儲熱水箱（罐）有效容積也可按式 計算：Vr= km qr（1T 1/24） （）18式中： k——安全系數，取 ~；m ——用水計算單位數；qr ——熱水用水定額（ L/人d 或 L/床d，以 55℃熱水計） ； T1——熱泵機組設計工作時間（h） 。 儲熱水罐在閉式強制循環系統中應承受系統工作壓力，其承壓能力應按壓力容器的要求計算確定。 儲熱水箱（罐）材質、襯里材料和內壁涂料，應確保水質在可能出現的運行溫度下符合現行《生活飲用水水質標準》的要求。 儲熱水箱（罐）的布置形式（立式或臥式）和進、出水管布置，不得產生水流短路，并應保證箱（罐）內具有平緩的水溫梯度，充分利用水箱（罐）的儲熱容積。 家用太陽能熱水系統儲熱水箱（罐）熱損系數應小于16W/(m3K)；儲熱水罐熱損系數不應大于 2W/(m2K)；對于儲熱水箱，其保溫性能應滿足《太陽能熱水系統性能評定規范》 （GB/T 20225）中溫降要求。 在開式非承壓系統中，儲熱水箱應設置水位計、水溫指示器、控制器及放空管等；在閉式承壓系統中，儲熱水罐應設置壓力表、泄壓裝置、水溫指示器、控制器及自動排氣閥等。 太陽能熱水系統應設置溫度控制措施以防系統過熱，且應保證用戶端出水溫度不大于 60℃。 集中集熱、分散儲熱的半集中式太陽能熱水系統當采用集熱系統非承壓、換熱系統承壓的形式時，應設非承壓的緩沖水箱，緩19沖水箱的容積可按集熱循環泵 1~2min 流量并預留膨脹及停泵時回水容積計算確定。 輔助能源 太陽能熱水系統的輔助能源，可采用工業余熱、廢熱、空氣源熱泵、水源熱泵、城市熱網、燃油、燃氣、電或其他熱源作輔助能源。在分散式系統中宜采用電或燃氣作為輔助能源。 太陽能熱水系統輔助能源的加熱能力應按不計太陽能集熱器供熱能力的常規熱水系統計算，具體選型應根據現行國家標準《建筑給水排水設計規范》 （GB50015）中有關條款執行。 輔助能源可直接加熱，也可通過水加熱設施間接加熱。 當采用燃油、燃氣作為輔助加熱手段時，應按相關的專業規范采取防火、防油、防氣污染的技術措施。 空氣源熱泵熱水系統輔助能源的加熱能力應按平均日用水量在冬季最冷月平均冷水溫度下的耗熱量確定，且應扣除相應氣溫條件下的已選熱泵在該時段的加熱能力。 采用能源塔熱泵等有效手段防止冬季運轉失效的熱水系統可不設輔助能源。 原水硬度較高或集熱器具有較高防凍要求的場合，宜采用水加熱設施間接加熱生活熱水的系統。20 集熱循環泵 分離式集熱的太陽能熱水系統，在自然循環不能保證集熱效益時應設置循環泵。 分散集熱、分散儲熱的分散式太陽能熱水系統，其集熱循環泵的流量應根據太陽能集熱器的面積大小確定，并按下式計算：qx=(~) A （）式中： qx——集熱循環泵流量（L/s） ； A——集熱器總面積（m 2，直接加熱系統為 Ac，間接加熱系統為 Ain） 。 集中集熱、集中儲熱的集中式太陽能熱水系統，其集熱循環泵流量應根據集熱器及相關管路的容積和集熱循環泵一次運行歷時確定，并按下式計算：qx= Vx / Tx （）式中： Vx——集熱器及相關管路的容積（L） ；　　 　T x——集熱循環泵一次運行歷時（s） 。 集中集熱、分散儲熱的半集中式太陽能熱水系統的循環水泵流量可根據小時換熱量折算后，按熱量體積公式進行換算： （）)(endiwhhtCWQ??式中： Qh——傳熱工質質量流量（kg/h） ；Wh——小時換熱量，以夏季平均日的輻照量換算得到的換熱量乘以 的系數（kJ/h） ；21Cw——換熱介質的定壓比熱容[kJ/(kg℃)] ；ti——換熱供路介質溫度（℃） ；tend——換熱回路介質溫度（℃） 。 太陽能集熱循環泵的揚程應根據克服集熱系統最大水頭損失計算確定。 太陽能熱水系統集熱循環泵的啟閉，應按太陽能集熱器上部的水溫與儲熱水箱（罐）下部水溫溫差進行控制。控制啟閉的溫差應根據系統和組件的特性確定。 直熱式空氣源熱泵熱水系統的供水量應由系統根據水溫自動控制，且冷水系統設計應保證熱泵系統的水量要求。空氣源熱泵熱水機組循環泵流量應根據熱泵的供熱量和循環溫差，按下式計算： （）t??rgrxCQkq?式中： qrx——空氣源熱泵熱水機組循環泵流量（L/h ） ；　 　　k——安全系數，取 ～； Qg——熱泵機組設計小時平均秒供熱量（kJ/h） ； ρr——水的密度，1kg/L ； Δt——熱泵機組的進出口溫差（℃） ，一般取 5℃。 循環泵宜靠近儲熱水箱（罐）設置，不應毗鄰居住用房或在其上層或下層。水泵應采用低噪音機組并采取防噪音措施。 集熱循環泵的吸水管上應設閥門，出水管上應設閥門、止回閥及壓力表。 太陽能和空氣源熱泵熱水系統的循環泵應設備用泵。太陽能22和熱泵組合的熱水系統，兩者的循環回路和循環泵應分開設置。 管路設計 太陽能和空氣源熱泵熱水系統中的熱水供回水管道應按《建筑給水排水設計規范》 （GB50015）中的有關條款設計。集熱系統使用的管路、配件應為金屬材質，耐溫不應小于 150℃；直接供應生活熱水的集熱管路應采用不銹鋼管、銅管等保證水質的金屬管材；其他過水設備材質，應與建筑給水管路材質相容。 太陽能和空氣源熱泵熱水系統的管道設計時應有可靠的防凍、防超溫、超壓措施。 在工質循環的閉式系統中，應設置壓力式膨脹罐。 太陽能和空氣源熱泵熱水系統的冷水進水管上應有可靠的防止回流措施。 運行控制設計 太陽能和空氣源熱泵熱水系統集熱和加熱系統、輔助加熱系統和熱水供回水系統應采用全自動控制操作方式。 輔助加熱設備應根據儲熱水箱（罐）的溫度及熱水供水溫度之間設定的溫差，按用戶需要實行分時、定溫或變溫自動控制。 太陽能和空氣源熱泵熱水系統的控制器宜具備如下智能化管23理功能：1 顯示太陽能集熱或熱泵加熱系統中熱泵和循環泵的工作狀況，控制熱泵和集熱循環泵的啟閉；2 顯示儲熱水箱（罐）的熱水溫度；3 在非承壓式系統中顯示儲熱水箱的水位；4 對輔助加熱設備按設定程序進行啟、停控制；5 在集中熱水供應系統中記錄瞬間熱水用水量、溫度壓力及其變化曲線（用水量、溫度及供水壓力變化曲線圖） ；6 水箱防凍、管路防凍等啟閉；7 主管路循環啟閉；8 在功能要求比較高的熱水系統可采用電腦 PLC 控制；9 當設有能耗監測系統平臺時，以上信息應反饋至能耗監測平臺。 太陽能和空氣源熱泵熱水系統宜采用遠程管理系統。太陽能集熱系統出現可能引起嚴重后果的故障時，應智能診斷并控制系統運行，同時反饋信息。 電氣設計 電氣設計應滿足太陽能和空氣源熱泵熱水系統用電的負荷容量，安全可靠、維護方便。 熱水系統供電應采用專用回路；供電及控制線路應穿管或沿24槽盒敷設。 熱水系統供電回路應設短路、過載、剩余電流動作等保護，內置電加熱回路的剩余電流保護動作值不應大于 30mA。熱水系統的所有不帶電金屬物應設輔助等電位聯結。 熱水系統的設備應處于防雷接閃器的保護范圍內，并按《建筑物防雷設計規范》 （GB 50057）的要求采取各種防雷措施。 除分散式系統外，熱水系統供電回路應設有計量裝置，并應滿足能耗分析的要求。6 建筑與結構設計 建筑設計 太陽能和空氣源熱泵熱水系統應與建筑一體化設計，并應貫穿從方案到施工圖設計的全過程。 建筑設計應考慮周邊環境對太陽能集熱器的影響，避免造成遮擋，并應滿足集熱器連續日照時數在冬至日不少于 4 小時的要求。 建筑設計應合理確定太陽能和空氣源熱泵熱水系統在建筑中的位置。布置在建筑屋面、墻面、陽臺、擱板或其他位置的熱水系統的各組成部分，應與建筑整體有機結合，滿足建筑造型、建筑使25用功能和建筑外圍護功能等要求。 布置在建筑外部的太陽能集熱器和空氣源熱泵主機及其他系統部件應與周圍環境相協調，不應對周圍環境產生視覺污染或降低相鄰建筑日照的規范標準。 設置在建筑任何部位的太陽能和空氣源熱泵熱水系統的部件應與建筑有可靠的連接，保證各類部件的安全，且應滿足建筑的防水、排水及防雷等功能。 建筑設計應滿足太陽能和空氣源熱泵熱水系統安裝和維修的操作要求。住宅建筑應為每戶配置擱放太陽能或熱泵熱水系統的儲熱水箱（罐）和熱泵主機的擱板或者設備平臺，并宜設置日常維護、檢修的通道，避免公共管道和非本戶管道維修入戶。 在安裝太陽能集熱器和空氣源熱泵的建筑部位，應設置防止太陽能集熱器和空氣源熱泵損壞后部件墜落傷人的安全防護措施。 太陽能集熱器組件不應跨越建筑的變形縫設置。 管線應合理布置并相對集中、整齊。豎向的集中管線宜設置在管道井內，管道井應預留檢修門或檢修口。 當太陽能集熱器和空氣源熱泵熱水機組設置在平屋面上時，應符合下列要求：1 太陽能集熱器支架應與屋面預埋件固定牢固，并應在地腳螺栓周圍作防水密封處理；2 在屋面防水層上安裝太陽能集熱器時，防水層應上包到支座上表面，并在基座下部加鋪附加防水層；263 太陽能集熱器和熱泵熱水系統的主機安裝應與結構