摘要：基于当地气候条件、基础水温以及单位负荷，计算建筑总负荷，而进行空气能设备、储能水箱设备选型，并进行系统设计。
关键词：空气能；热泵；低温供暖；储能水箱；
1、设计选型
1.1主要设计参数及要求
A、室外计算参数见图1a。
B、采暖设计指标见图1b。
采暖季节为每年10月中旬至次年4月中旬，共计182天。
图1
C、基础水温见图2a。
冷水计算温度：计算热水系统的耗热量时，必须决定冷水的计算温度，冷水的计算温度以当地最冷月平均水温资料确定，基础水温取：10℃。
D、热水系统对水质要求见图2b。
由于各地的水质情况不同，对于水质较差的地区，使用空气源热水系统时，将严重影响使用效果，因此，我司要求客户在使用热水系统时，其给水水质必须达到下列指标，方可保证使用效果。
图2
1.2设备选型计算
A、采暖负荷计算
①围护结构的耗热量，包括基本耗热量和附加耗热量，
②加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量
③加热由门、孔沿及相邻房间浸入的冷空气的耗热量；
④建筑内部设备得热；
⑤通过其他途径散失或获得的热量。
单位面积热负荷法：Qn=K×qn×S=15.6kw。式中：Qn—建筑物的采暖设计热负荷，kw；S—建筑物的建筑面积，该项目取260m2；qn—建筑物的采暖单位面积热负荷，该项目取60W/m2；K—附加系数，该项目取1。
供热采暖系统的供暖热负荷为建筑物耗热量根据国标《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019和《民用建筑节能设计标准》（JGJ26-95），建筑物耗热量应按下式计算：
Q1=QH•H=15.6KW×24h=374.4KWh。式中：Q1：建筑物热负荷量；QH：采暖每平方米耗热量，15.6KW；H：采暖时间，24h。
B、空气能热泵设备选型计算
①热泵机组运行时间的确定
根据贵单位用水性质，主机的运行根据水箱水温温降的情况随时启动加热。拟定机组在工况下运行时间为16小时以内。
②日耗热量计算
由于本次采用的设备属于空气源设备，并且主要是为了为采暖季提供热源。采暖的日耗热量是一定的。日耗热量的计算参照与空气能选型的建筑物热负荷量，Q=374.4kwh。
③热泵机组的选型
空气源设备机组的制热能力取决于环境温度的高低，机组在一年四季不同的环境温度下，机组的制热量也不尽相同，在标准工况下取机组的制热量修正系数为1.0。
冬季采暖期最冷月平均温度按0℃时的制热功率23.9kW，机组型号：EKAC100BRLH
计算公式：N=Q/（TW）。式中：N—机组数量；Q—建筑物热负荷量（KW.h），374.4kw.h；W—机组单机制热量功率（kw），选用机组（0℃时）制热功率23.9kW；T—机组工作时间（h）；16小时N=Q/（Tw）=374.4/23.9/16≈0.97（取1台）。因此，采用低温型热泵机组1台。
C、储能水箱计算
水暖系统需要考虑系统水容量对系统稳定性的影响，对于空气源热泵热水系统，最大的影响因素是冬季机组除霜。空气源热泵机组化霜时间为3-8min，取化霜时间4min来计算蓄能水箱容积。
系统热稳定性要求：冬季运行时，主机除霜时间6min，供水温度允许降低不超过3℃。
系统最小水容量M1：=Q*T/（C*8）（kg）=360s*37kw/4.2/8=397L，取400L。Q—主机制热量（kｗ）；Ｔ—化霜时间（S）；Ｃ—水的比热取4.2（kJ／kg℃）；系统水容量M2：=0.15*L（kg）=0.15*（5*260）=195L；L—系统管路总长（m）。储能水箱有效容积M：=M1-M2（kg）=205L，所以采用210L的缓冲水箱。
2系统方案说明
系统原理图：见图3所示。
图3系统原理图
原理说明：
①水箱加热：当水箱温度小于等于设定温度时，空气能热泵启动，产生的热量通过循环泵提供给水箱中的水，使水温升高。当水温到达设定温度时，空气源热泵停止工作；
②空气能热泵工作：采用逆卡诺循环原理，热泵工作时，低温低压的冷媒经节流装置降压后，进入空气侧的蒸发器中蒸发吸热，吸热后冷媒以气态形式进入压缩机，被压缩后变成高温高压的冷媒，经过水侧冷凝器冷凝散热，然后冷媒再次进入节流装置降压，如此往复，使水温不断升高，直至达到设定温度。
结束语
空气能热泵机组作为近两年北方“煤改电”工程上清洁供暖的主力军，带来的不仅是产品设备的推广，更带来的供暖方式的变革。但是在实际应用中常因工程设计时忽略了部分因素而导致系统运行时的各种问题。本文根据本人在北方“煤改电”项目中的设计经验，作出空气源热泵系统设计方面的一些探讨，相信随着对低温空气源热泵系统的深入研究，其应用范围会不断扩大。
参考文献：
[1]王国金.空气源热泵的热力学分析[J].电子制作，2015.
[2]王春华.低温空气源热泵供热原理及特点[J].建筑工程技术与设计，2015.
[3]闫丽红.低温空气源热泵研究新进展[J].建筑节能，2016.
论文作者:吴明全
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/10
标签：耗热量论文; 空气论文; 机组论文; 系统论文; 采暖论文; 水箱论文; 水温论文; 《基层建设》2018年第22期论文;