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获奖案例 济南泳池热泵+采暖+热水工程方案赏析

热泵产业资讯 2019-05-04 22:34:03



       前言:针对“第一届空气源热泵供热系统设计大赛”涌现出的不少优秀节能产品及应用设计方案,《热泵产业资讯》进行了搜集和整理,并通过官方微信分期推送,以供大家欣赏与学习。

获奖案例 |“空气源热泵供热系统设计大赛”之家用生活热水最佳设计奖

获奖案例|“空气源热泵供热系统设计大赛”之商用生活热水最佳设计奖

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下文为“第一届空气源热泵供热系统设计大赛”之热水供暖最佳综合应用奖的案例分析。



(热水供暖最佳综合应用奖颁奖现场)


项目工程名称

       济南某泳池热泵、采暖和热水工程


泳池尺寸:25m×15m×1.8m

室内游泳池,泳池恒温取:28℃

游泳池地暖区总面积约为:500㎡

淋浴热水系统需满足:300人洗浴


申报企业名称

       江苏天舒电器股份有限公司


产品系统名称

       江苏天舒DKFXRS-17ⅡB热泵机组



案例

详解


一、工程项目概况

       本项目为游泳池恒温、游泳区地暖及该建筑内配套淋浴用热水项目。根据甲方提供的资料可知,本工程可分为下述3个系统:

       ①泳池恒温系统:泳池尺寸为25m×15m×1.8m。泳池为室内游泳池,泳池恒温取为28℃。泳池放在一层建筑屋面上。

       ②游泳池地暖系统:游泳池地暖覆盖区总面积约为500平米,考虑泳池区层高较高,为保证游泳区人员舒适性,采用低温地板辐射采暖系统,考虑建筑热指标取为150W/m2。

       配套淋浴用热水系统:淋浴热水系统需满足300人洗浴需求,热水供水采用集中浴室热水供水方式,设计需要回水。热泵机组、水箱及相关设备拟放置在屋面上。


二、设计理念

       2.1采用整合设计原则,从项目立项到施工设计的整个过程,综合考虑用户的建筑物、使用工况、空气源热泵规格及性能参数、系统配置及运行方式、使用和维护、节能与安全、经济效益等因素,均应符合工程系统的设计原则。

       2.2力求使空气源热泵效果最佳,最大限度降低电能消耗,从而达到节约费用开支的目的。

       2.3系统设计的先进性、安全性、可靠性、耐久性等综合考虑。

       2.4较好的经济效益和社会效益,为客户在环保、节能、文明用水、洗浴档次等方面提供一套可靠的硬件设施。


三、设计参数


3.1 配套淋浴用热水系统设计参数

序号

名称

参数

1

冷水设计温度

4℃

2

热水最高设计供水

55℃

3

水的比热

1kcal/kg.℃

4

每人每日设计用水量

50L

5

最高日用水量

15t

 

3.2 泳池恒温系统设计参数

序号

名称

参数

1

最冷月冷水计算温度

4℃

2

泳池设计温度

28℃

3

泳池总容积

675m3

4

每日补水量

33.75t

5

水的比热

1kcal/kg.℃

 

3.3 泳池区地暖系统设计参数

序号

名称

参数

1

室外计算干球温度

冬季

采暖

﹣7

通风

﹣2

空调

﹣10

夏季

空调

34.8

通风

31

空调平均

31.3

2

室外计算湿球温度

夏季

空调

26.7

3

室外计算相对湿度

冬季最冷月月平均

54

夏季最热月月平均

73

4

室外平均风速

冬季

3.2

夏季

2.8

冬季最多风向平均风速

4.3

5

大气压力

冬季

1020.2

夏季

998.5

冬季大气压:1020.2KPa

冬季采暖室外计算干球温度为:-7℃;

冬季室外平均风速:4.3m/s;

设备选型环境温度,冬季:0℃


四、设计计算


4.1淋浴用生活热水系统

15t热水,15t冷水加热到55℃的日耗热量按公式Qd =qr×m×c×ρ×(tr-tL)×Kc /860计算得:934KW。以机组工作20小时计,小时耗热量为49kw。


根据经验初定选用3台DKFXRS-17ⅡB热泵机组。参照低温(7℃)工况检测报告的数据,DKFXRS-17ⅡB热泵机组制热量为16.5kw,那么初定热泵数量的总制热量为:16.5×3=49.5kw/h>49kw/h(热泵机组设计小时供热量),那么,初定3台DKFXRS-17ⅡB型热泵机组满足热水制备需求。根据客户要求,采用市政热源作为冬季热泵机组制热量衰减严重或热泵机组故障时的辅助加热热源。


所需设备:

序号

名称

型号

数量

1

热泵

DKFXRS-17ⅡB

3

2

辅助加热热源

待定


3

水箱

容积15m3

1

4

水泵

南方水泵CHL4-20

3

5

供水泵

待定


 

4.2泳池恒温系统设计计算

泳池水表面蒸发损失的热量:Q=4.1868×375×581.4×(0.0174×0.2+0.0229)×(28.3-17)=272108.3kJ/h,所以泳池水表面蒸发损失的热量:272108.3kJ/h。泳池的水表面、池底、赤壁、管道和设备等传导所损失的热量,应按泳池水表面蒸发损失热量的20%计算确定:54421.65kJ/h。补充新鲜水加热所需的热量为141304.5kJ/h。泳池恒温总耗热量为130KW。综合考虑初期投资、运行费用及使用保障,系统初步选用3台DKFXRS-64ⅡB03型空气能热泵机组,查机组样本可知:0℃工况下,DKFXRS-64ⅡB03热泵机组制热量为54.1KW。因此3台热泵机组基本满足恒温需求。


所需设备

序号

名称

型号

数量

1

热泵

DKFXRS-64Ⅱ

B03

3

2

辅助加热热源

待定


3

循环水泵

南方水泵

CDL12-3

3

 

4.3游泳区地暖系统设计计算

由于各项资料均不够完善,所以我公司只能采用多年采暖设计安装经验值估算,根据所在地区气象参数和房间用途,设计采暖建筑热指标为150W/平米(地暖敷设面积)。游泳池区建筑面积约为500m2。则冬季地暖系统总耗热量:150W/㎡×500㎡÷(1-5%)≈79kW针对本项目,采用“天舒”空气源热泵热水机组制取地板采暖循环水。


所需设备:

序号

名称

型号

数量

1

热泵

DKFXRS-33ⅡB

3

2

辅助加热热源

待定


3

水泵

南方水泵

CDL8-3

3


五、运行成本分析

5.1淋浴热水系统

计算前提:

季节天数

平均环境温度

平均水温

春秋季110天

18℃

15℃

夏季105天

26℃

22℃

冬季150天

5℃

4℃

 

能源

电价

天然气

柴油

蒸汽

热值

860

kcal/kwh

8600

kcal/m3

10200

kcal/kg

600000

kcal/m3

热效率

95%

80%

85%

90%

单价

1

元/kwh

3.5

元/m3

8.34

元/kg

200

元/m3

 

③DKFXRS-17ⅡB

环境

温度
cop值

18℃

26℃

5℃

4.2

4.52

3.25

 

1)淋浴热水系统空气源热泵系统运行费用:

序号

季节

费用运算

1

春秋季

42000÷860÷4.2×1×110=

1279元

2

夏季

34650÷860÷4.52×1×105=

936元

3

冬季

53550÷860÷3.25×1×150=

2874元

冬季启用辅助热源(市政蒸汽)天气的平均温度0℃,计有60天。其中5℃温升需要电辅助加热来完成,即有5250kcal热量需要电加热完成。那么,冬季采用辅助加热的运行费用为:5250÷600000÷90%×200×60=117元。因此,空气源热泵淋浴用热水系统每吨水日平均运行费用为:(1279+936+2874+117)÷365=14.3元


2)燃气锅炉系统运行费用:

序号

季节

费用运算

1

春秋季

42000÷8600÷80%×3.5×110=

2350.7元

2

夏季

34650÷8600÷80%×3.5×105=

1851元

3

冬季

53550÷8600÷80%×3.5×150=

4086元

每吨水日平均运行费用:(2350.7+1851+4086)÷365=22.7元


3)市政蒸汽系统运行费用:

序号

季节

费用运算

1

春秋季

42000÷600000÷90%×200×110=

1711.6元

2

夏季

34650÷600000÷90%×200×105=

1347元

3

冬季

53550÷600000÷90%×200×150=

2975元

每吨水日平均运行费用:(1711.6+1347+2975)÷365=16.53元


4)燃油锅炉系统运行费用:

序号

季节

费用计算

1

春秋季

42000÷10200÷85%×8.34×110=

4444元

2

夏季

34650÷10200÷85%×8.34×105=

3500元

3

冬季

53550÷10200÷85%×8.34×150=

7727元

每吨水日平均运行费用:(4444+3500+7727)÷365=43元


5)电锅炉系统运行费用

序号

季节

费用计算

1

春秋季

42000÷860÷95%×1×110=

5655.1元

2

夏季

34650÷860÷95%×1×105=

4453元

3

冬季

53550÷860÷95%×1×150=

9832元

每吨水日平均运行费用:

(5655.1+4453+9832)÷365=54.6元


5.2泳池恒温系统

计算前提:

① 气象参数同上

② 两个泳池恒温小时耗热量:

季节

耗热量

春秋季

110.85kw.h

夏季

100.5kw.h

冬季

130kw.h

③ 各种热源计算参数同上

④ DKFXRS-64ⅡB03:

   环境

    温度
cop值

18℃

26℃

5℃

5.31

6.1

4.15

 

1)空气源热泵系统运行费用:

序号

季节

费用运算

1

春秋季

110.85×16÷5.31×1×110=

36741.2元

2

夏季

100.5×16÷6.10×1×105=

27679元

3

冬季

130×16÷4.15×1×150=

75181元

全年运行费用:36741.2+27679+75181=13.96万元

 

2)燃气锅炉系统运行费用:

序号

季节

费用计算

1

春秋季

110.85×16×860÷8600÷80%×3.5

×110=85354.5元

2

夏季

100.5×16×860÷8600÷80%×3.5

×105=73867.5元

3

冬季

130×16×860÷8600÷80%×3.5

×150=136500元

全年运行费用:85354.5+73867.5+136500=29.57万元

 

3)燃油锅炉系统运行费用:

序号

季节

费用计算

1

春秋季

110.85×16×860÷10200÷85%×8.34

×110=161396元

2

夏季

100.5×16×860÷10200÷85%×8.34

×105=139676元

3

冬季

130×16×860÷10200÷85%×8.34

×150=258107元

全年运行费用:161396+139676+258107=55.92万元

 

4)市政蒸汽系统运行费用:

序号

季节

费用运算

1

春秋季

110.85×16×860÷600000÷90%×200

×110=62142元

2

夏季

100.5×16×860÷600000÷90%×200

×105=53779元

3

冬季

130×16×860÷600000÷90%×200

×150=99378元

全年运行费用:62142+53779+99378=21.5万元

 

5)电锅炉系统运行费用:

序号

季节

费用计算

1

春秋季

110.85×16÷95%×1×110=

205364元

2

夏季

100.5×16÷95%×1×105=

177726元

3

冬季

130×16÷95%×1×150=

328421元

全年运行费用:205364+177726+328421=52.67万元

 

5.3游泳区地暖系统

计算前提:

①本工程所在地冬季采暖季约有150天。

②热源计算参数同上。

③7栋建筑冬季地暖总耗热量为79kw,冬季需投入辅助热源(市政蒸汽)的天数约为60天。


1.最冷日冬季12小时采暖耗热量计算:

最冷日冬季12小时满负荷率约85%,

最冷日冬季12小时采暖耗热量: Q冬. 12小时= 79×12×85%=805.8kw.h


2.采暖季节耗热量计算:

根据气候和使用情况,预计全年需要采暖的时间约150天,但每天需要的热量差别较大,估计在10-100%之间。我们按150天内每天平均负荷为最冷日冬季12小时采暖耗热量55%估算。

则全年采暖量为:Q冬.全年 = Q12小时×150×55%=805.8kw.h×100×55%=44319kw.h


1)空气源热泵系统运行费用(采暖季节)

热泵冬季平均效率为300%

热泵冬季运行费用为:W热泵 =44319/300%×1=1.47万元


2)燃油锅炉系统运行费用(采暖季节)

全年运行费用:44319kw.h×860÷10200÷85%×8.5=3.74万元


3) 燃气锅炉系统运行费用(采暖季节)

全年运行费用:44319kw.h×860÷8600÷80%×3.5=1.94万元


4) 市政蒸汽系统运行费用(采暖季节)

全年运行费用:44319kw.h×860÷600000÷90%×200=1.41万元


5) 电锅炉系统运行费用(采暖季节)

全年运行费用:44319kw.h÷95%×1=4.67万元

 

六、方案说明


6.1本工程中,配套淋浴热水系统:

1)3台DKFXRS-17ⅡB热泵机组与15T不锈钢保温水箱连接循环加热。各热泵机组之间相互独立;

2)热泵水箱根据水箱液位和水箱水温控制,当低液位信号和水箱内部高温信号同时送至电磁阀时,补水电磁阀打开进行补水;当高液位信号和水箱内部温度开关低温信号任一送至电磁阀时,补水电磁阀关闭停止补水。水箱液位、温度的设定可根据实际情况调整;

3)热泵的启停受水箱温度控制,也可以手动控制。当水箱温度低于设定温度时,热泵启动加热;当水箱温度高于设定温度时,热泵关闭;

4)热水供水拟采用水泵变频恒压供水方式。回水由电磁阀及回水管上温度控制;

5)系统配置辅助加热热源,满足在冬季极端温度条件下或机组检修时,系统的正常运转需求。

 

6.2泳池恒温系统:

热泵机组与泳池连接循环加热。当泳池内水温降低时温度开关传送低温信号至热泵机组时,热泵启动开始对泳池中的水循环加热,另当泳池内的水温达到设定温度时,热泵自动停机;建议热泵机组连接在泳池水处理设备之前,保证热泵系统运行的单独性与稳定性;针对泳池池水质中含有腐蚀性较强的消毒氯,主机内换热器材质在不影响换热效率的前提下做了加厚防腐处理。

 

6.3泳池区地暖系统

1)空气源热泵机组作为该系统冬季采暖系统的热源,为热源系统提供50℃/45℃的采暖循环热水。该系统需保证系统末端分、集水器系统一直畅通;

2)若冬季不需地暖,则需排空机组和系统内的水,防止水管路或管件冻结;

3)地暖系统膨胀水箱若安装在环境温度低于0℃以上时可不设循环管。膨胀水箱箱底至少比室内供暖系统最高点高出0.3米。

 

七、投资效益


       淋浴热水热泵系统与常规能源系统对比汇总表

项目

A

B

C

D

E

热泵

燃气锅炉

市政蒸汽

燃油锅炉

电锅炉

燃料种类

天然气

蒸汽

是否污染环境

无污染

有污染

有污染

有污染

无污染

有无危险性

淋浴热水系统每吨水运行费(元)

14.3

22.7

16.53

43

54.6

淋浴热水系统年运行费用(万元)

 7.83

12.43

9

23.5

30

年节约费用(万元)

——

4.6

1.17

15.67

 22.17

使用年限

15年左右

5—8年

5—8年

5—8年

5—8年

 

泳池恒温系统与常规能源系统对比汇总表

项目

A

B

C

D

E

热泵

燃气锅炉

市政蒸汽

燃油锅炉

电锅炉

燃料种类

天然气

蒸汽

是否污染环境

无污染

有污染

有污染

有污染

无污染

有无危险性

泳池恒温系统年运行费用(万元)

13.96 

29.57

21.5

55.92

52.67

年节约费用(万元)

——

15.61

7.54

41.96

38.71

使用年限

15年左右

5—8年

5—8年

5—8年

5—8年

 

泳池区地暖系统与常规能源系统对比汇总表

项目

A

B

C

D

E

热泵

燃气锅炉

市政蒸汽

燃油锅炉

电锅炉

燃料种类

天然气

蒸汽

是否污染环境

无污染

有污染

有污染

有污染

无污染

有无危险性

冬季地暖系统年运行费用(万元)

 1.47

3.74

1.41

3.74

4.67

年节约费用(万元)

——

2.27

 -0.06

2.27

3.2

使用年限

15年左右

5—8年

5—8年

5—8年

5—8年

 

注:上述各表中的相关数据虽不能完全反映全部的运行数据,但可从比较宏观的方面反映出系统主要的运行费用。 B、D、E为锅炉类方案,需增加锅炉的日常维保、检测及管理人员费用,其中天然气管路敷设需要增加开户费用等;C为蒸汽换热方案,同样需要开户费用增加,设备日常维保、检测及管理人员费用。A为热泵热水方案,可实现全年无人管理,系统自动运行,不存在压力容器等高危设备,安全性能较锅炉很强。

天舒热泵机组,一年四季可全天候运行,管理方便、安全可靠、不占用室内空间、不需设机房专职人员,系统运行过程中无任何安全隐患,绝对安全环保,使用寿命可长达15年以上,设备性能稳定,可实现无人操作(全自动化智能控制)。可节省每年的人工费、年检费用、燃料采购等间接费用,只要少量电能即可产生大量热水,且不产生任何污染,既响应了国家倡导的利用可再生能源的号召,又可体现管理者绿色、节能、环保的意识和理念。

与其他热水方案相比,初始投资相对高些,但热泵热水机组只需很低的运行费用,用户只需经过很短时间的运行即可完全收回初投资。



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