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合肥别墅冷暖+热水及新风净化整体设计方案
发布日期:2017/4/27 9:39:32


  摘 要:本工程地处安徽省合肥市,是四层别墅(含地下室),总建筑面积约412m2,其中冬季地板辐射采暖面积约为415m2(含房内走廊、衣帽间等区域),中央空调(风机盘管)制冷面积约310m2。本系统选择3台整体式空气能热泵用于采暖及空调制冷,一个2P的分体式空气能热水器配500L的圆形保温水箱,保证用户的洗浴热水需求;新风系统采用4台全热交换器:地下一层至二层每层各使用一台K-03DT全热交换器,3层与阁楼共用一台K-04DT全热交换器。

 

  关键词:中央空调、地板采暖、热泵热水、新风净化

 

 

1.工程概况

 

  工程地处安徽省合肥市,是四层别墅(含地下室),总建筑面积约412m2,设有多功能室、客厅、餐厅、书房、卧室、更衣室、厨房、卫生间、楼梯间、车库、庭院阳台等区域。

 

  其中,冬季地板辐射采暖面积约为415m2(含房内走廊、衣帽间等区域),中央空调(风机盘管)制冷面积约310m2。

 

  本系统采用整体式热泵6匹(二联供)3台作为主机,同时配置了80L的缓冲水箱;根据此建筑的用户需求和平面布置情况,可知此建筑常住人口为4~7人;以每人沐浴70L计(考虑浴缸的使用),选择一个2P的分体式空气能热水器配500L的圆形保温水箱,保证用户的洗浴热水需求,配置洗浴热水循环系统回水装置,热水即开即有;新风系统采用4台全热交换器:地下一层至二层每层各使用一台K-03DT全热交换器,3层与阁楼共用一台K-04DT全热交换器确保室内空气四季清新。

 

2.设计依据

 

  《采暖通风与空调设计规范》(GB50736-2012)

 

  《全国民用建筑工程设计技术措施·暖通空调动力》2009

 

  《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB50243-2002)

 

  《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇·暖通空调动力》2009

 

  其他相关的设计规范、规程和措施

 

  业主的有关设计要求

 

3.主要设计参数

 

  3.1室外设计气象参数

 

  根据当地气候、环境和建筑进行计算后,对某一房间或空间内的温度、湿度、洁净度和空气流动速度等进行调节与控制,从而为用户创造安全环保、舒适节能的和谐环境。本设计工程位于安徽合肥市,其计算参数如表1所示。

 

  查《采暖通风与空气调节设计规范》得合肥地区室外空气计算参数值见表1:

 

  表1 室外空气计算参数

 

 

  3.2室内计算参数

 

  3.1.1冬季室内设计参数

 

  根据我国国家标准2009JSCS-4全国民用建筑工程设计技术措施表1.2.1得冬季采暖室内设计参数。

 

  表2 长期逗留区域空气调节室内计算参数

 

 

  3.1.2夏季空调室内设计参数

 

  根据我国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB GB50736-2012,3.0.3 民用建筑长期逗留区域空气调节室内计算参数,应符合表3的规定:

 

  表3 长期逗留区域空气调节室内计算参数

 

 

4.负荷计算

 

  《采暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012规定:“除方案设计或初步设计阶段可使用冷负荷指标进行必要的估算之外,施工图设计阶段应对空调区的冬季热负荷和夏季逐时冷负荷计算”。空调房间或区域的夏季设计冷负荷计算,宜按不稳定计算方法;冬季设计热负荷计算按照稳稳态计算法计算,计算方法采用采暖负荷计算方法,将传热量作为空调房间的热负荷,室外设计温度按冬季空气调节计算温度采用。按照现行的《采暖通风与空调设计规范》(GB50736-2012)上的规定,空调区的夏季计算得热量,应按照下列各项确定:

 

  (1)通过围护结构传入的热量

 

  (2)通过外窗进入的太阳辐射热量

 

  (3)人体散热量

 

  (4)照明散热量

 

  (5)设备、器具、管道及其它内部热源的散热量

 

  (6)食品和物料的散热量

 

  (7)伴随各种散湿过程产生的潜热。

 

  其中(1)(2)(3)(4)等形成的冷负荷,宜按照不稳定传热方法计算确定:不应把上述得热量的逐时值直接作为相应时刻冷负荷的即时值。

 

  《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)规定,可以忽略舒适型空调区的地面传热形成的冷负荷。对于空调区域的夏季冷负荷,本设计采用冷负荷系数法计算冷负荷。

 

  4.1冷负荷计算

 

  4.1.1外墙和屋顶瞬变传热引起的冷负荷计算

 

  在日射和室外气温综合作用下,外墙和屋顶瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下面的计算:

 

 

  式中 CL—外墙和屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷(W);K—外墙和屋顶的传热系数 [W/(m2•℃)];F—外墙和屋顶的传热面积;tnx—夏季空气调节室内计算温度(℃);twl—外墙和屋顶冷负荷计算温度逐时值(℃);td—不同类型构造外墙和屋顶的地点修正值(℃);ka—外表面防热系数修正值;kp—外表面吸收系数修正,本设计中取1.0。

 

  4.1.2内围护结构冷负荷的计算

 

  当相邻房间与空调区的夏季温差大于3℃,会有通过内围护结构的温差传热而产生冷负荷。

 

 

  式中 CL—外墙或屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷(W);K—内墙的传热系数[W/(m2•℃)];F—外墙和屋顶的传热面积(m2);tls—邻室计算平均温度(℃);Δtls—邻室计算平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度的差值(℃)。

 

  4.1.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷的计算

 

  在室内外温差的作用下,通过外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷可按下式计算:

 

 

  K—外玻璃窗传热系数[W/(m2.℃)];Fw—窗口面积(m2);twl—外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值;CW—玻璃窗的传热系数修正值;td—玻璃窗的地点修正值。

 

  4.1.4人体显热冷负荷

 

  人体显热散热引起的冷负荷计算式为:Qc(t)=qsnφCLQ

 

  C—人体显热散热形成的冷负荷(W);n—室内全部人数;φ—群集系数;qs—不同室温和劳动性质成年男子显热散热量(W),CLQ—人体显热散热冷负荷系数。

 

  4.1.5人体散湿形成的潜热冷负荷Qτ=φnτq2

 

  式中 nτ—计算时刻空调区域的总人数;q2—1名成年男子小时潜热散热量(g/h)。

 

  4.2热负荷的计算

 

  围护结构的基本耗热量采用的是基于日平均温差的稳态计算法。

 

  冬季建筑热负荷包括两项:建筑围护结构的耗热量,由门窗缝隙渗入冷空气的耗热量。其中围护结构的耗热量由基本耗热量和附加耗热量两部分组成。另外根据空调建筑的实际情况,通常要保持房间正压,因而在一般情况下不计算门窗缝隙渗入的冷负荷,故在本设计中我们仅仅考虑围护结构的耗热量。

 

  对于民用建筑,空调区冬季热负荷主要为由围护结构传热所形成的耗热量,包括基本耗热量、附加耗热量和高度附加耗热量三部分。

 

  4.2.1围护结构的基本耗热量

 

  Q=αFK(tNd-tWd)

 

  式中 Q—围护结构的基本耗热量形成的热负荷(W);α—围护结构的温差修正系数;

 

  F—围护结构的面积(m2);K—围护结构的传热系数[W/( m2.℃);tNd—冬季空调室内的计算温度(℃);tWd—冬季空调室外计算温度(℃)。

 

  4.2.2附加耗热量

 

  围护结构的附加耗热量:

 

  围护结构的附加耗热量应按其占基本耗热量的百分率确定。各项附加百分率宜按照下列规定选用:

 

  朝向修正率,不同朝向的围护结构,受到的太阳辐射量是不同的;同时,不同的朝向,风的速度和频率也不同。因此需要对不同的垂直外围护结构进行修正,其修正率为:北、东北、西北朝向:0~10%;东、西朝向:-5%;东南、西南朝向:-10%~-15%;南向:-15%~-30%。选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射率强度的大小。冬季日照率小于35%的地区,东南、西南和南向的修正率宜采用0~10%,其他朝向可不修正。

 

  4.2.3围护结构的高度附加率

 

  由于室内温度梯度的影响,往往使房间上部的传热量加大,因此当房间高度超过4m时,每增加1m应附加2% 的高度附加率,但总的附加率不应超过15%。应注意:高度附加率应加在基本耗热量和其它附加耗热量的总和上。

 

  4.3湿负荷的计算

 

  空调房间或区域的夏季计算散湿量,应根据下列各项确定:

 

  (1)人体散湿量(2)渗透空气带入的湿量(3)化学反应过程的散湿量(4)各种潮湿表面,液面或液流的散湿量(5)食品或气体物料的散湿量(6)设备散湿量(7)透过围护结构的散湿量。

 

  确定散湿量时,应根据散湿源的种类,宜分别选用适宜的群集系数,负荷系数和同时使用系数。一般民用建筑不计算化学反应过程和透过维护结构的散湿量。大多数情况下,空调区域的湿负荷来自人体散湿量和敞开水槽表面的散湿量,本设计只考虑人体散湿量。计算时刻的人体散湿量按下式计算:Dτ=0.001φnτg

 

  式中Dτ—散湿量,kg/h;φ—群集系数;nτ—计算时刻空调区域内的总人数;g —名成年男子的小时散湿量(g/h))。

 

  4.4新风负荷的计算

 

  4.4.1新风量的确定

 

  长期以来,普遍认为“人”是室内仅有的污染源,因此,新风量的确定一直沿用每人每小时所需最小新风量这个概念。

 

  式中—最小新风量,m3/h;公式8—每人每小时所需的最小新风量,m3/(人•h);n —室内人员数。

 

  4.4.2空调新风负荷的计算Qco=Mo(ho-hR)

 

  式中Qco—新风负荷,KW;Qco—新风量,kg/s;ho—室外空气的焓值,kJ/kg;hR—室内空气的焓值,kJ/kg。

 

5.设备选型

 

  在进行热泵选型时,要同时考虑房间冷/热负荷,设备制热量和制冷量须同时满足建筑物的冷/热负荷需求,由冷/热负荷最大值确定设备。在选择热泵时,要在满足最大热负荷的同时增加10%的富裕量。

 

  表4 各房间冷负荷计算汇总

 

 

  备注:由于采暖热负荷指标少于制冷冷负荷指标,满足制冷需求则能满足采暖需求,这里不再计算采暖热负荷。

 

  由以上表格可知工程总冷负荷为48530W,热负荷24792W,经查得(VRHA-60AN1DC/AIO)参数为(制热量18500W),因此采用整体式热泵6匹(二联供)3台作为主机,同时配置了80L的缓冲水箱;生活热水采用一套2匹分体式空气源热泵热水器VRHA-18AN1DCTS(主机),采用500L(大水量供应洗浴、浴缸、生活热水),满足用户中央空调制冷,地板采暖和生活热水。

 

  制冷采用卧式低静压风机盘管,选型结果见表4。

 

6.新风系统方案

 

  新风系统采用4台全热交换器:地下一层至二层每层各使用一台K-03DT全热交换器,风量300m3/h ;3层与阁楼共用一台K-04DT全热交换器备,风量400m3/h,每一层均包含ABS风口、吊杆、铝箔软管及控制器等安装附件。

 

7.安装示意图(地暖部分)

 

(戎马传媒·《热泵市场》杂志社 订阅热线:0755-26781737)
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