空气源热泵技术方案

北碚歇马机械厂公共浴室

空气源热泵中央热水工程

设 计 方 案

用户单位：北碚歇马机械厂

设计单位：重庆九龙韵新能源发展有限公司 设计编制：重庆九龙韵新能源发展有限公司设计部 联系电话：

设计日期：二〇一一 年 十 月 十四 日

一、企 业 简 介

1.1九龙韵新能源发展有限公司

重庆九龙韵新能源发展有限公司是一家集创新、人才、技术、工程优势于一体，专业从事空气源热泵热水机和其它节能产品研发、

生产、销售的“双高”企业。公司注册资本1250万元，资产总额2950万元，拥有112名优秀员工。公司本部位于沙坪坝区，生产基地位于重庆市长寿区，已在重庆市江津区征地35亩用于产业的扩张及发展。

公司注重“技术与管理创新”：与重庆大学签订了《产、学、研合作协议》，并与重庆大学制冷与低温工程系合作建成了西南地区首个热泵综合性能实验室，共同致力于热泵及其它节能、环保技术的不断创新研究。已就“空气能热泵热水机组”技术获得了四项实用新型专利，并就“应急移动式空气能热泵热水机组”技术申请了一项发明专利，两项实用新型专利。

公司注重产品的标准化建设：编制了九龙韵《企业标准》，参与编制了《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》国家标准（标准编号：GB/T 21362-2008）。产品已通过重庆市及国家权威部门检测。

公司在重庆节能领域有较高的知名度：在重庆实施清洁能源工程期间，成功实施了重庆华诚第一棉纺织厂余热回收、重庆百事天府饮料有限公司余热回收等工程，其中重庆华诚第一棉纺织厂工程受到了时任重庆市委书记的贺国强的高度赞扬。

公司外部环境良好：受到了重庆市政府、重庆市经委、重庆市科委的高度重视。2007年4月我公司关于请求加大力度支持我市高新科技节能环保“空气能热泵热水器（机组）产业化项目”

的请示得到了时任重庆市常务副务长黄奇帆的

亲笔批复； 2006、2007、2008年连续三年被评为“重庆市沙坪坝区经委创业育成企业”；2006年11月取得了“重庆市重点新产品证书”； 2007年3月获得了重庆市人民政府颁发的“科技进步三等奖”； 2006、2008年在重庆市科委的推荐下获得“国家科技部中小企业技术创新基金”无偿资助； 2006、2008年获得重庆市经委“新型工业化专项资金”支持；2006、2007年获得沙坪坝区工业发展专项资金支持；2007年在重庆市中小企业的推荐下获得国家发改委“中小企业发展专项资金”支持；2008年在重庆市经委的推荐下获得了国家发改委“资源节约和环境保护专项资金”支持。

公司内部环境良好：建立了“沟通、协作、友好、互助”的企业文化和完善的内部控制制度，通过了ISO9001：2000质量体系认证，并已着手进行OA 系统的建立工作。

2.2成功案例

重庆九龙韵新能源发展有限公司先后在热泵行业成功实施了五百九十多个与热水、空调、采暖等相关的系统工程项目，客户满意度高达95%。以下是九龙韵公司在此行业的成功代表性部分案例一览表：

目录

一、企 业 简 介.......................................................................................................... 1

1.1九龙韵新能源发展有限公司.......................................................................... 1 2.2成功案例.......................................................................................................... 2 二、工程设计................................................................................................................ 5

2.1项目工程概况.................................................................................................. 5 2.2设计思路.......................................................................................................... 5 2.3设计依据.......................................................................................................... 5 2.4设计范围.......................................................................................................... 6 2.5九龙韵热泵与同类热泵对比.......................................................................... 6 2.6九龙韵空气源热泵产品优势.......................................................................... 7 三、方案设计................................................................................................................ 8

3.1设计参数.......................................................................................................... 8 3.2主机选型计算公式及说明.............................................................................. 8 3.3水泵选型及说明............................................................................................ 10

3.3.1冷水增压泵......................................................................................... 10 3.3.2内循环泵............................................................................................. 10 3.3.3内循环泵............................................................................................. 11 3.3.4水箱配置............................................................................................. 11 3.4系统主要设备总汇................................................................................ 12

四、系统设计说明...................................................................................................... 13

4.1热泵热水系统................................................................................................ 13

4.1.1温控系统............................................................................................. 13 4.1.2冷水补充............................................................................................. 13 4.1.3全天供水系统..................................................................................... 13

4.1.4热泵主机自动化霜功能..................................................................... 13 4.1.5运行故障报警功能............................................................................. 14 4.2系统稳定型设计............................................................................................ 14 4.3系统节能设计................................................................................................ 15 4.4主要功能........................................................................................................ 16 4.5机组主要配件及说明.................................................................................... 16 五、经济分析.............................................................................................................. 17 六、项目实施方案...................................................................................................... 19

6.1项目组结构.................................................................................................... 19 6.2组织方案与施工............................................................................................ 20

6.2.1安装条件............................................................................................. 20 6.2.2主要工程施工工艺执行规范要求..................................................... 20 5.2.3图纸会审............................................................................................. 20 5.2.4技术交底............................................................................................. 21 5.2.5设备基础建设 . ................................................................................... 21 5.2.6设备进场与材料进场 . ....................................................................... 21 5.2.7系统调试： . ....................................................................................... 21 5.2.8竣工验收............................................................................................. 22 5.2.9资料移交............................................................................................. 22

七、售后服务承诺...................................................................................................... 23 八、工程涉及项目报价表.......................................................................................... 24

二、工程设计

2.1项目工程概况

北碚区歇马机械厂位于重庆市北碚区风景秀丽的缙云山麓，企业占地26000多平方米，这里绿树环绕、空气清新，是北碚区清洁文明工厂，企业地处碚青公路干线，距江北机场、成渝高速公路和重庆市区只有一小时路程，距正在修建的渝合高速公路北碚路口仅6KM ，交通条件便利，企业现在员工350余。

供水需求：按照甲方要求的公共浴室设计满足200人沐浴用水，其中有20个花洒。同层平层供水。

供水性质：考虑到员工用水的舒适性该工程设计为全天24小时用水，满足员工舒适用水的要求

节能需求：考虑到热泵机组运行所需电能，特设计热泵机组在24:00——8:00这段低谷时段运行，这个时段电价便宜避免用电尖高峰时段昂贵电价，真正达到节能的目的。

2.2设计思路

空气源热泵系统是一个全自动的控制系统，人们可以根据自己的意愿来设置固定的时段加热冷水，这个事耗电能最主要的部分，其他的时段耗电能只是将水箱里温度降低至设定温度而运行加热的，这部分温差很小而且加热时间短耗电也很少。根据甲方的要求我公司的空气源热泵可以设定在24:00——8:00这段低谷电价段运行加热冷水可以达到节能的目的。还有设计温差回水和时间控制自动供水，保证“即开即有，即开即热”的24小时供应热水

2.3设计依据

（1）GB50015-2009 《建筑给水排水设计规范》

（2） GB50242-2002 《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》

（3） ZJQ00-SG-022-2006 《建筑给水排水及采暖工程施工质量标准》 （4）重庆当地气候条件：平均气温15℃，冬季气温7℃。

2.4设计范围

（1） 公共浴室洗浴用水解决方案及空气源热泵机组选型。 （2） 其他辅助设备（如水泵等）选型配置

（3） 设备安装位置，热水对接管路和电控计量系统等设计工作 （4） 系统的电源容量，自来水补水量，设备基础及设备防护设计。

2.5九龙韵热泵与同类热泵对比

(1)蒸发器不同

国内现有的热泵产品大都采用低廉的单面箱式蒸发器，由于蒸发面积少需要配大功率风机才能满足换热能量要求，增加了用户的二次能源运行成本。

我公司生产的九龙韵热泵配备的蒸发器是U 型换热器，换热面积大效率高，所以系统整体COP 值高。 (2)膨胀原理不同

国内有些生产厂家为了降低生产成本，所以配备的膨胀阀为空调常用的机械热力膨胀阀，有些产品甚至采用毛细管作膨胀元件。致使热泵产品工作性能不稳定，压缩机使用寿命大打折扣。

我公司工程机采用电子膨胀技术，能精确根据热泵工况进行自动调节，使压缩机稳定的工作在最佳工况。 (3)除霜原理不同

在我国南方地区广东省冬季最低温度也在3～5℃，众所周知蒸发器空气进出温差在5～7℃，也就是说蒸发器出口空气温度低于0℃，这时只要空气湿度大于60%蒸发器就会结霜！国内多家热泵生产企业为降低生产成本而不设除霜装置，导致热泵在冬季不能正常工作。

九龙韵热泵配有除霜功能有效的解决了产品冬季除霜问题。

2.6九龙韵空气源热泵产品优势

空气源热泵热水器是目前发展速度最快、认知度最高、使用性能最好的热水生产设备之一。九龙韵空气源热泵热水系统在80%以上的评测项目中均处于领先地位。

三、方案设计

3.1设计参数

表2.1设计参数表

3.2主机选型计算公式及说明

（1）最高日平均秒耗热量

Q

d

=

m q

r

C (T -T ) ρ

r

l

r

24⨯3600

（KW ）

式中 Q d ——最高日平均秒耗热量(KW)；

q

r

——热水用水定额（L ∕人·天）； ——热水密度（kg ∕L ）；

ρ

r

C ——水的比热，取4.187（KJ/kg·℃）； Tr

——热水设计温度（℃）；按水加热器出水温度计算。

Tl

——冷水设计温度（℃），

根据本项目设计取值，代入（1) 计算可得系统最高日平均秒耗热量为：

Q

d

=200×（55-7）×0.9832×55×4.187/86400=25.16KW；

（2）热泵设计小时供热量

Q

g

⨯24⨯Q k =

1

d

T 1

（KW ）

式中 Qg ——热泵设计小时供热量（kw ）；

Q d ——最高日平均秒耗热量(kw)； T 1——热泵机组设计工作时间（h ）； k 1——安全系数。

由此代入（2）计算可得热泵主机小时供热量（即热泵的制热量）为:

Q

g

=24×1.05×25.16/9=70.45KW。

考虑冬季恶劣天气工况下机组化霜

则机组的名义制热量为q=70.45/0.8=88.06 KW

根据计算结果及本公司的热泵机组技术参数，选择单台制热量为38.5 KW的KFYRS-40Ⅱ型直热式空气源热泵主机2台，制热量为19.7KW KFYRS-20Ⅱ型直热式空气源热泵主机1台。

选型核算。环境温度按冬季最低温度5℃计算：在5℃环境温度下，机组能力衰减30%;则在5℃环境温度下机组的工作时间为： T 1=24×25.16/（38.5×2×70%+19.7×70%）=8.9

有上面计算可知，在极端恶劣的情况下机组工作8.9小时即可满足公共浴室的最大用水量的要求，选型满足要求。

空气源热泵主机性能表

3.3水泵选型及说明 3.3.1冷水增压泵

用途说明：克服机组内部运行阻力。如果自来水满足≥0.3MPa 的压力可不配备。本工程为平层供水，且3台机器同时工作，每个机组冷凝器阻力为3.5m —5m 水柱，恒温阀阻力为6m —7m 水柱，3个机组对冷水供水产生的阻力为36m 水柱，故选取PW-401E 型号冷水增压泵2台（一备一用）

PW-401E 水泵参数：输入功率1000W ，最大扬程40m ，最大流量3T/h；

3.3.2内循环泵

保温储水箱里自然冷却后达不到向外供水的最低温度要求，内循环泵可以将保温储水箱里的温水加压供至机组循环加热至设定温度为止。

根据我公司的空气源热泵技术参数KFYRS-20Ⅱ，KFYRS-40Ⅱ两种型号直热式热泵机组分别适合配备PH-123E 型号的水泵1台，PH-251E 型号水泵2台

PH-123E 水泵参数：输入功率265W ，最大扬程5m ，最大流量11.4T/h； PH-251E 水泵参数：输入功率410W ，最大扬程7.5m ，最大流量19.2T/h；

3.3.3外循环泵

公共浴室配有20个花洒，高峰最用水量就是20个花洒同时工作 高峰系统水流量Q rh =20×q 2=4.4T/h 系统循环流量计算qx=1.3Qrh =5.72T/h

供

水

泵

扬

程

计

算

根据热水系统及配水管网系统, 水泵扬程满足配水管网的水头损失和回水管网的水

泵

扬

程

:Hb=Hp+Hx+Hg=10(

米

)

基于以上计算结果：外循环泵的选配根据系统最大用水流量和最大扬程。保证扬程和洗浴的舒适度，选取威乐PH-400E 水泵2台（一用一备）。

PH-400E 水泵参数：输入功率800W ，最大扬程15米，最大流量为18T/h。

3.3.4水箱配置

由于本工程设计为24:00—8:00这段低谷时间机组运行制取热水，而这段时间基本没人用水，其余时间机组只加热水箱里降了温的冷热水而运行，机器制取的热水要供给用户全天用，故配置一个11T 双层圆柱形保温水箱。水箱性能及相关技术说明：

1、水箱保温采用聚胺脂发泡保温, 保温厚度:50mm； 2、水箱内外均为不锈钢材质；

3、11T 保温水箱在环境温度10℃的情况下, 经过24小时后在不补充热能的 情况下, 水温下降约为1℃；

4、考虑环境温度变化的影响, 实际温度降不大于3℃； 5、图中所标注水箱尺寸为水箱内壁净尺寸，均以毫米计： 6、温度探测盲管插入深度为250，管子水平； 7、水箱排污口管底与水箱底齐平；

3.4系统主要设备总汇

四、系统设计说明

4.1热泵热水系统

空气源热泵系统是全自动循环运行制取热水的系统，该热泵热水机组采用功能新型控制器，是我公司研发的模块化双机组热泵热水机的控制器。该控制器各组成部分均采用RS485通讯接口连接，结构简单，便于用户布线安装。该控制器运用了国外最先进的MCU 技术，不仅具有强大的运行模式设置功能和参数调整功能，而且可靠性好，抗干扰能力强。

4.1.1温控系统

热水系统水温由感温探头全自动监测控制的，水温可在35℃-65℃之间任意设定，当时用热水时，水温低于所设温差，温控系统自动启动，热水机组工作，当达到所设定温度时，系统自动关闭，保证热水系统能够全天供应热水。

4.1.2冷水补充

该系统设定的定时的补水方式，当到达时间24:00时，水箱自动补水直到保温水箱里热水补满为止，或者到达到达设定的时间8:00后热泵自动停止。

4.1.3全天供水系统

该系统由热水循环泵控制出热水，用户可以随时用热水，用户用热水时送水管道泄压热水泵启动增压将补充用户用水，待用户不用热水时管道内的水压达到平衡热水循环泵停止运行。

4.1.4热泵主机自动化霜功能

在冬季空气源热泵机组在制热运行时，由于室外温度低，其蒸发器表面会逐渐结霜。当霜层积累到一定程度时制热量显著衰减，必须进行除霜。作为保障空

气源热泵机组正常运行的必要步骤，我公司的热泵机组除霜方法是采用四通换向阀换向逆循环除霜，通过四通阀换向使机组从制热运行状态转变为制冷运行状态，蒸发器和冷凝器功能互换，从而达到除霜的目的。

4.1.5运行故障报警功能

机组运行中，如出现错相缺相、通讯、开关阀门、温度传感器等故障时，微电脑控制器做出故障报警，并在显示屏上显示故障代码，同时发出停止指令，待故障排除后重新上电后，才可启动。

4.2系统稳定型设计

影响系统不稳定因素以及对应设计（设计及设备选型层面）

表3—1

4.3系统节能设计

表3—2

4.4主要功能

其主要功能具有万年历时钟显示，定时开关机功能选择，温度传感器补偿，室外风机转速控制，制热运行过载保护，水流不足温差保护，冬季防冻保护，水流开关保护，压缩及高压﹑低压保护，压缩及运行和停机延时保护，压缩机平衡磨损运行，负载分时顺序启停功能，多种化霜模式选择，模块自由组合，扩展功能，注液旁通支路，参数修改保密功能等。

4.5机组主要配件及说明

五、经济分析

在集中生活热水供应系统中，采用的供热热源主要有燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉、太阳能和热泵等。近年来，空气源热泵热水机组以其高效节能和无污染的特点，是作为燃气热水器、电热水器和太阳能热水器之后的“第四代热水器”产品。是目前发展速度最快、认知度最高、使用性能最好的热水生产设备之一。 本热泵系统虽然用电但用电很少，再而该系统设计为低谷电段24:00——8：00运行，所耗电量就更少了。据了解重庆该区丰水期（6月——10月）平段电价0.506元/度，枯水期（12月——4月）平段电价0.676元/度，平水期（5月，11月）平段电价0.563元/度，低谷电价均下浮50%，高峰尖峰时段上浮50%—70%。使用太阳能热水器均在尖峰高峰时段，其电价上平均上浮60%左右。以上电价为大工业及非普工业参照价，北碚歇马机械厂为非普工业以以上电价为准。

常见几种加热设备性能对比表

表4—1

以日最高用水量11吨计算各种加热方式的运行费用对比表

说明：从上表可以看出此方案设计九龙韵空气源热泵机组比同类热水器节能许多，况且电热水器利用的也是低谷电计算也差不多耗能为热泵机组的6倍之多，而太阳能热水器不可能利用低谷电的，相反只能利用尖高峰时段的电，这样相对于来说达不到节能目的。同时，用水要求越高，需求量越大的用水越能够体现热泵热水机组的节能效果，投资回收期也越短。

六、项目实施方案

6.1项目组结构

6.2组织方案与施工 6.2.1安装条件

6.2.2主要工程施工工艺执行规范要求

1) 本工程管道施工工艺（按照《建筑给水聚丙烯管道工程技术规范》执行。 2）本工程管道沿途保温采取＞15mm 橡塑保温。用可见部分用铝薄防腐保护，要求表面见金属光泽，无污物；对室外部份冷水沥青漆，防止紫外线照射。按《设备及管道保温技术通则》标准执行。

3) 本工程所涉及电路与线管施工工艺按照《建筑电气工程施工质量验收规 范》GB50303-2002执行。

5.2.3图纸会审

根据设计要求，与甲方负责人/监理（设计院设计人员）一起会审。确定施工用材料、设备、质量标准，作好施工前工具、机具的准备工作，解决与其他工种间的配合问题。

5.2.4技术交底

与甲方负责人/监理（设计院落实设计人员）和本公司技术部调试人员共同研究设计图中与现场实际相冲突的技术难点及解决方案，制定施工技术要点及参考标准，以及参考综合布置图，解决与通风、给排水、照明、装饰等工种的相互配合问题。

5.2.5设备基础建设

检验土建施工时预留的孔洞、沟槽及各类预埋件的位置、尺寸、数量是否符合设计图纸要求, 设备基础强度应达到设计强度70%以上才可以进行设备进场就位安装工作。

5.2.6设备进场与材料进场

进场时提交正式的进场程序、开工报告、施工方案。设备进场与材料进场应按甲方或者监理方要求提交相关正式的材料、设备报审清单，现场与甲方/监理方参与填写开箱验收记录，并收集保存材料设备相关资质证明文件。

5.2.7系统调试：

当设备及系统安装完成后，管道经过清洗、试压，项目安装经过内部检查后，组织人员进行系统调试与试运行。

1) 水泵的运转：检查水管接口处有无滴漏现象，观察水泵前后压差是否符合要求以及流量开关的动作是否正常。

2) 风机的运转：观察风叶是否反转，有无异常噪音、振动等。 3) 压缩机的运转（水泵必须运转）：观察压缩机是否有异常现象。

4) 检查机组系统的压力、温度、电压、电流、面板的显示以及水流量、运行噪音等，确保无故障之后，即可投入使用。

5.2.8竣工验收

1) 安排专人监督掌控，施工过程做好工程资料记录，做到工程进度与资料同步。 2) 与监理及甲方做好协调工作，按监理、甲方及相关规范要求做好工程资料备验。

3) 工程正式验收交付甲方使用前，公司内部作自检。自检内容含工程材料的核算及施工规范、质量的监督。

4) 验收完成后，做好工程资料的存档管理。

5.2.9资料移交

竣工资料应按监理及甲方要求，结合国家相关规定和地方准则制作完成，资料移交时作移交清单及资料备份存档。

七、售后服务承诺

九龙韵新能源发展有限公司售后服务承诺

（1）热泵热水设备整机“三包”有效期为18个月。整机18个月。

（2）签订合同的用户本公司派技术员现场安装、调试，并代客户培训技术力量； （3）用户发生质量问题（人为损坏或自然灾害除外）在公司接到正式通知(信函、电报及电话）后24小时内（主城区例外）赶到现场解决问题；

（4）热泵机组保修期见合同约定；在保修期内，一切维修费用由本公司承担, 保修期满本公司负责维修，优价收取维修费用和材料费用；

（5）质量问题在没有查明原因前，先由本公司派人解决，然后双方共同协商处理；

（6）我司在工程竣工验收合格后一年内，委派1～2名经过严格专业培训的技术人员专门负责贵单位热水系统, 到现场进行现场产品保养维护、操作指导、现场解决问题，以确保热水系统的正常运行。

八、工程涉及项目报价表