本帖最后由 一只属猫的兔子 于 2014-7-18 17:09 编辑 前言:(本文来源地暖月刊) 介绍了一个集空调、地暖新风、除湿的家居舒适系统,系统集成度高、高效舒适、节能可控、经济性好等优点,适用我国大部分地区不同类型的建筑。确保在有限的室内空间里,设备布局合理和避免管路交叉,系统安装、调试与装修施工相互融合且互不冲突,在有限的时间内同期施工。以冬冷夏热地区一个典型的案例,采用高效节能的空气源热泵为冷热源,由地面、立面与顶棚的辐射末端和风机盘管末端两种末端方式组成,并结合全热回收功能的以地面送风形式的置换型地新风系统。
前言:(本文来源地暖月刊)
介绍了一个集空调、地暖新风、除湿的家居舒适系统,系统集成度高、高效舒适、节能可控、经济性好等优点,适用我国大部分地区不同类型的建筑。确保在有限的室内空间里,设备布局合理和避免管路交叉,系统安装、调试与装修施工相互融合且互不冲突,在有限的时间内同期施工。以冬冷夏热地区一个典型的案例,采用高效节能的空气源热泵为冷热源,由地面、立面与顶棚的辐射末端和风机盘管末端两种末端方式组成,并结合全热回收功能的以地面送风形式的置换型地新风系统。
1. “一源两末端”系统的定义
“
一源”即为一个冷热源,利用热泵主机夏季供冷水、冬季供热水;“两末端”指辐射盘管和风机盘管并存的末端系统。两者构成一个以辐射供暖供冷为主,风机盘管为辅的兼顾除湿功能的冷暖系统。先启动风盘对流供冷暖(如室温16℃左右),再启动辐射冷暖末端,减少围护结构冷热惰性,使系统响应快、消除湿热、不结露。案例选用一台制热量9.8KW,制冷量为8.0KW的空气源热泵主机,根据120W/m2的设计要求,适合80
m2
的住宅。变频压缩机,单相交流220V供电,普通家庭不必另外电力增容。
热泵主机由内机、外机组成。外机由变频压缩机、热交换器、风机、控制器组成,内机由氟水交换器、水泵、控制器。外机体形小、重量轻便于外墙面挂装,而且易损部件少,利于维护;内机可隐藏吊装或挂装,根据末端水系统设计选择相应的低能耗静音屏蔽水泵。内、外机不占用任何居室空间,室外水管无需考虑防冻措施。
2. 辐射供暖供冷与风机盘管末端系统的冷热量设计和水力平衡计算
空气源热泵工况:夏季进出水温度为7℃/12℃,冬季进出水温度45℃/40℃,5℃温差。系统设计时应重点考虑风机盘管与辐射两个末端系统的水力平衡、冷热量计算。由于辐射末端的盘管数量多、间距近,与面层空气间距小、运行时间长,而且长期处于相对低的水温运行容易滋生军团菌。因此,末端系统管路选用五层阻氧交联聚乙烯管,规格为PE-XaΦ10*1.2mm。采用50mm和100mm两种排管间距,达到室内温度场均匀。
2.1冷热量计算
各区域冷热量计算:
2.2系统水力计算
辐射末端盘管内径为7.6mm,热泵主机的水泵扬程6米,最佳工况下对应的扬程是3米,末端的阻力不要超过3米。如果客厅用一台8kw的风盘,风盘自身的压损就是35KPa,所以改用2台4kw的风盘,压降20KPa。空调最不利环路在次卧室,总压降为2.90mH2O。辐射末端最不利环路在主卧室,管长45米,沿程管阻约2.61mH2O,计算结果见下表:
该系统水泵动力小,末端阻力小,让系统高效节能运行。
2.3辐射末端系统的安装方法
墙立面、顶棚辐射盘管布管间距为100mm,通过专用塑料卡条固定,后用改性喷涂石膏封平,喷涂石膏的厚度为25mm。地面辐射盘管布管间距100mm,局部位置50mm,用蘑菇板固定,管道铺设施工方便,热辐射量面积大、厚度薄、热响应速度快、地面温度均匀、高效节能,又称为薄型地暖。
3. 一级、二级分集水器连接与热源输配
风机盘管和辐射末端系统,只需一套冷热水输送管路。主管道用五层阻氧的PE-XaΦ20*2.3mm交联聚乙烯管,外套厚度20mm的橡塑保温。热源输配原理如图:
3.1一级分集水器
一级分集水器以“章鱼式”连接,将冷热源输送给各房间的风机盘管和辐射末端。一级分集水器具有流量控制阀和平衡调节阀,每一路控制阀都装有电热执行器控制流量通断,根据不同末端系统阻力调节平衡阀确保水利平衡。
“章鱼式”连接与传统设计相比的优点:“一管到底”中间无接头;集中安装利于控制和维护;管径小无需过梁钻孔,不影响建筑结构安全;便于管道保温,避免管道结露;设计简单,容易实现系统水力平衡。
3.2二级分集水器
二级分集水器有2路、3路、4路、5路四种规格,分别能接2、3、4、5个辐射末端。要求接在同一个二级分集水器上的辐射末端盘管长度相当。
3.3 末端调控阀组
选用MENRED末端调控阀组代替传统的多个电动阀拼装的方式,集成度高、体积小、控制灵活。
3.4温湿自控系统
集空调盘管、多辐射末端的自控系统,可监测室内温度、湿度、室外温度和系统供回水温度的自动监测控制等。用户可以通过下载MENRED手机终端软件,实现计算机远程监控。数据通讯系统采用全双工的总线设计,利用数据侦听的方式,可以自动扫描终端的ID,只需要少量的人工干预就可以顺利组网。主机采用TCP/IP协议,直接接入Internet网络,自动连接到menred数据中心,用户软件可直接通过数据中心监测和控制末端的状态。末端控制模块可实现盘管和辐射的一体化控制,墙面只需要安装一个类似于温控器的操作面板。
4. 全热回收的地新风系统
全热交换新风主机能将排放到空气中的能量进行回收,户外的新鲜空气经过滤处理,从热交换芯中提取或释放热能,再送至房间。潜热和显热综合回收效率达70%以上。地新风是一种新的安装方式,利用高度为30mm,宽度120mm的扁平送风管,敷设于地面辐射末端的保温层中。采用多点地面送风,顶部集中回风方式。为了克服风管阻力,确保新风量达到设计要求,地新风主机对机外静压力有相应的要求。
地新风的优点:下送上排,利于新鲜空气与浑浊空气彻底置换;地面出风改善地面辐射的空气流动;地面出风形成的气流和温度场能增加房间舒适度;免去吊顶风管过梁难和影响吊顶风格;与高效的薄型地暖辐射末端结合,不增加层高。
5. 地新风的设计
5.1主机的选型及风量计算
根据规定,人均新风量≥30m3/h.人,综合考虑建筑物的用途、结构及室内人数等特点,从室内人数和室内换气次数两方面分别计算建筑物内所需新风量Q,并以较大值选配通风主机。新风量计算公式:
本设计方案,人均新风量按每人30m3/h计算,换气次数着重考虑经济性,按每小时0.8~1.5次计。当单独设置新风系统,且换气量较大时,应充分考虑新风对采暖负荷和空调负荷的影响,从节能的角度考虑,建议选用全热交换新风机组。系统选用了全热交换型主机,风量200m3/h,热回收效率75%以上。新风主机吊装于厨房集成吊顶内,方便日后的维修。根据面积和室内人数确定此户型的新风量及风管走向。
5.2新风静压分支器
为了使地新风达到更佳的均压平衡,系统特制了一个新风静压分支器,减少风噪,增加静压和管路分支。新风经过安装于地面的静压分支器,输送到各个房间。
5.6 新风分支器的应用与风阻计算
当我们确定了风量和管道的走向,下面通过系统图进行风管水力计算,根据计算结果来优化设计。风管水力计算先画出系统图,给各管道编号,求出最大管阻。
风管水力计算结果如表四所示。从表四的数据中得出,当新风主管道是Φ110时圆形管道的总阻力达到76Pa,扁管的总阻力从表中可以看出是76.54Pa,两者之和达到152.54Pa。而E200M881新风主机机外静压约为100Pa左右,远远不能满足要求。
优化设计:采取改变新风管道尺寸的方法。由于扁平新风管的规格固定而单一,因此只有改变吊顶的风管尺寸,改变管道尺寸后的新风系统风管水力计算结果如下
通过表五可以看出,当管道的管径变大时其最不利管路阻力只有14Pa,阻力明显减少。然后再加上扁管的阻力76.54Pa,管道总阻力是90.54Pa,风管阻力符合E200M881新风主机的机外静压要求。
6. 结束语
本技术推广的意义在于:实现“家居舒适系统”高度集成化,确保装修时空间与时间协调一致;验证辐射供暖供冷系统与地新风完美结合的特性;实践“一源”热泵冷热联供高效节能和“两末端”不结露、热响应时间快,利于分室控制与行为节能。