港口公司热泵实例.doc

天舒工程实例经济技术分析——张家港港务集团港埠分公司热水工程第一部分：工程项目概况及设计思路一、项目概况：本工程热水用于公共浴室，机组放置于新建生活楼的四楼楼顶上，每天的淋浴人数1000人，浴室基本为常年每天定时开放，每天4次，每次45分钟到90分钟，具体开放时间为：早上07：00-8：30(250人)下午15：00-15：45(200人)下午17：00-19：00(400人)晚上23：00-24：00(150人)平均每个人的热水(55℃)用量控制在70升，1000人小计70吨，另外有一个浴池每天消耗10吨热水(55℃)，合计每天的消耗是80吨(55℃)热水因考虑将浴室用过的废水中的热量加以充分利用，同时将热泵产生的冷量用于大厅辅助降温，以达到节能的目的，整个项目系统分为一项主系统和两项子系统：主系统为日产80吨热水的空气源热泵系统；子系统为废水的余热回收系统和部分冷风辅助降温系统要求机组必须满足日供热水量80吨以上，热水温度55度以上(参照点工况：每天机组工作时间为14小时，不启动辅助电加热系统，环境温度5度，经过废水余热交换后水箱进水温度10度，温升45度)二、总体设计思路： 根据工程实际情况，我公司拟采用KRS-1700/G-B空气源热泵热水机组对浴室供热水，同时将浴室用过的热废水收集到一个保温废水池里，采用防腐抗垢型废热回收热交换器回收废水中热量后对生活热水进行预热，，将水箱进水经热废水池中热交换器吸热后再进入热泵系统进行加热，制备热水，在夏季将机组产生的冷风收集起来，通过风管送入大厅，供大厅内辅助降温。

第二部分：热泵热水系统一、 系统概况：本工程热水用于公共浴室，机组放置于新建生活楼的四楼楼顶上，每天的淋浴人数1000人，浴室基本为常年每天定时开放，每天4次，每次45分钟到90分钟，具体开放时间为：早上07：00-8：30(250人)下午15：00-15：45(200人)下午17：00-19：00(400人)晚上23：00-24：00(150人)平均每个人的热水(55℃)用量控制在70升，1000人小计70吨，另外有一个浴池每天消耗10吨热水(55℃)，合计每天的消耗是80吨(55℃)热水二、工程设计依据1、张家港港务集团港埠分公司热泵供水系统招标文件2、建筑给排水设计规范：GB50015-20033、《建筑给水排水和热水供应设计规范》4、《给水排水常用数据手册》5、《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》6、江苏天舒电器有限公司产品手册三、系统设计计算（一）、设计参数1、经废水池后进水温度10度2、张家港港务集团港埠分公司热泵供水系统招标文件中规定的热水用量3、张家港港务集团港埠分公司热泵供水系统招标文件中规定的加热时间二）、设计计算根据招标文件要求，平均每个人的用量控制在70升，1000人小计70吨，另外有一个浴池每天消耗10吨热水(55℃)，合计每天的消耗是80吨(55℃)热水。

浴室每天集中热水供应系统的热水日耗热量：Qd＝cm(t2-t1)×Kc（kcal）c－水比热　取1kcal/kg.℃m－每天需总用水量　kg t2－热水温度　（取55℃）　　t1－水箱进水温度（10℃）Kc－系统散热量系数，可根据当地气候，系统保温情况选取，约1.05－1.25Qd=c·m(t2-t1)×Kc=1×80×1000×(55-10)×1.1=kcal 系统散热系数Kc取1.1四、设备选型1、张家港地理位置及气候张家港市位于江苏省东南部、长江下游南岸，北纬31度43分-32度02分，东经120度21分-120度52分，张家港港务集团在张家港市境内西北向，所处的地区气候属亚热带海洋性气候，四季分明、温和湿润，无霜期长，无冰冻，年平均气候15.2度，最高气温 39.0度，最低气温-8度，无霜期280天，年平均降雨量1025毫米，平均风速3.8米/秒，年平均相对湿度80%2、天舒KRS-1700/G-B型空气能热泵热水机组技术参数表项 目KRS-1700/G-B工况条件（环境温度）环境温度5℃环境温度25℃输入功率KW14.7216.60输出功率（制热量）KW50.5280.10最高出水温度℃6060制热水量（40℃温升）L/h868.751722循环水流量L/h14000外型尺寸（L×W×H）mm2550×1050×1600出水管DN65进水管DN65冷凝水管DN20电源3NN～50HZ 380V净重约800Kg3、机组选型：根据机组KRS-1700/G-B性能参数及张家港地理位置及气候进行选型计算:按浴室全天热水供热量kcal，按照招标文件要求，在不启动辅助电加热系统的情况下，环境温度5度时，经过废水余热交换后水箱进水温度10度，温升45度，每天机组工作时间为14小时，现系统所需热量由空气能热泵热水机组KRS-1700/G-B来提供，则： 小时耗热功率为：P时＝Qd÷14÷860(kw) =÷14÷860(kw) =328.9kw所选机组数量为：N=int（P时÷P出m）＋1 int－表示取整P出m－在当地某选定气温下机组的输出功率在环境温度5℃时，N=int（ P时÷P出m）＋1 = int（328.9÷50.52）＋1 =7台根据以上计算，在满足招标文件要求的前提下，选用7台KRS-1700/G-B空气能热泵热水机组，在冬季极其恶劣的气候条件下通过辅助电加热补充热量。

4、辅助电加热选型：一般情况下在蓄热水箱中需配辅助电加热用于极端气温、机组检修及其他意外所需辅助电加热功率：P电＝（P时－NP出l）×Kd其中： 　　　P出l－在当地年平均较低气温下机组的输出功率 kw　　　Kd－辅助电加热时间系数取1.5张家港地区冬季平均气温为3.5℃，在-5℃时，“天舒”KRS-1700/G-B型空气源热泵热水机组的输出功率为34.50kw，则辅助电加热所需功率为：P电＝（P时－NP出l）×Kd=（328.9－7×34.50）×1.4=122.36kw在冬季较冷情况下，选用辅助电加热总功率需125kw 5、不锈钢保温热水箱水箱的选择要满足任何高峰负荷的要求根据招标文件要求，结合我公司机组系统加热特征，选用一只8T加热水箱(有效容积)和一只60T(有效容积)水箱，根据屋面结构情况，8T水箱尺寸为2000*2000*2500，60T水箱尺寸为6000*6000*1800第三部分：废水余热回收系统一、设计选型基本原则：因使用后的洗浴废水温度较高，为了将这部分余热回收利用，考虑将浴室用过的热水收集到一个保温废水池中，将热水箱进水经废水池中热交换器吸热后，进入热泵系统进行加热，制备热水，我们选取换热器的基本原则是：热交换器结构及材料废水侧必须考虑其防腐、防垢、易清洗，冷水侧必须满足生活热水的卫生要求，换热器的热回收量需综合考虑初投资与每年节约的费用，若热回收量过大，每年节约的费用多了，但初投资也相应加大了，若热回收量过小，初投资费用少了，但每年节约的费用也相应减少了，故在选型时需充分考虑这两方面因素。

二、工程设计依据1、张家港港务集团港埠分公司热泵供水系统招标文件2、建筑给排水设计规范：GB50015-20033、热交换器原理与设计4、江苏天舒电器有限公司产品样本三、系统设计计算　废水池中洗浴进水温度假设为30度，年平均冷水补水温度为10度，因夏季使用热水量远小于80吨，按全年平均每天用水量70%计算，则平均每天用水量约为56吨，生活冷水年平均温度按10度，根据能量守恒定律可计算出每天产生30度洗浴废水约126吨，以全年平均温度作为我们热交换器的设计工况，交换过程及设计工况温度参数如下图所示：　　上图为废热交换原理示意图，图中t1=30℃，t3=10℃，t4=20℃，洗浴废水经废水池释放出的热量（Q放）用于两部分，一部分为换热器吸收的热量（Q吸），一部分为池壁、池表面等损失的热量（Q失），可用于交换的热量约占总热量的95%，即Q吸＝Q放×95%　　　　　　　　　Cm补（t4-t3）= Cm废（t1-t2）×95%可计算出t2＝23.3℃，即经换热后废水出水温度约为23.3℃根据洗浴时间及洗浴用水量可估算出自来水补水速度按10T/H计，根据热量计算公式:Q＝CmΔt＝1kcal/kg.℃×10t/h×1000kg/t×10℃＝kcal/h考虑换热器的换热效率等因素，可估算出换热器的热交换量约为kcal/h，根据招标文件要求，在环境温度5度时，要求经过废水余热交换后水箱进水温度为10度，以此工况校核换热器的换热量：在环境温度5度时，自来水水温按平均3.5度计，Q＝CMΔT则：ΔT＝Q/CM＝kcal/h×98%÷1÷（10T/h×1000）=9.9℃按自来水水温3.5度计，则根据以上计算水箱进水温度为3.5＋9.9＝13.4℃＞10℃完全满足招标要求。

根据以上计算，选用一台天舒TSRJH100热交换器,技术参数如下表：项 目TSRJH100额定热交换功率Kw/h125额定换热面积m215冷水额定进水温度℃10冷水额定出水温度℃20冷水额定流量T/h12冷水进出水管径DN80废水侧压降m·H2O－冷水侧压降m·H2O4.0外型尺寸mm－第四部分：冷风辅助降温系统一、设计原则：热泵排风口产生大量的冷风，在夏季将部分机组产生的冷风收集起来通过风管供入大厅，用于大厅内的辅助降温，在不影响正常制备热水的情况下，又要能最长时间的利用冷风，因此在使用冷风的月份（5－10月）合理投入热泵运行台数，使系统运行费用降至最低二、工程设计依据1、张家港港务集团港埠分公司热泵供水系统招标文件2、空气调节3、采暖通风与空气调节设计规范4、江苏天舒电器有限公司产品样本三、系统设计计算　因夏季使用热水量远小于原设计用量，按原设计用水量的65%计，夏季每天用水量约为52吨，夏季冷水平均温度约为20度，经废热交换后，热泵进水温度约为28度，KRS-1700/G-B机组热效率约为450%(25度时单台机组输出功率80.1kw)，若在夏季7台机组全部投入使用，则机组每天运行时间为：52T×1000kg×27℃÷860kcal/kwh·℃÷7台÷80.1kw＝2.9小时，由此可见，机组运行时间明显减少，因此为了延长夏季热泵冷风利用时间，增加利用率，在夏季时7台机组不完全投入使用，根据招标文件要求，每天工作时间不超过14小时，在使用冷风的月份里，为了充分利用冷风使用时间，同时又不影响热水的制备，以5月份的工况（平均环境温度20度，单台机组输出功率70.49kw，冷水平均温度12度，经废热交换后，热泵进水温度可达22度，实际每天55度热水用量约为72吨，按每天运行时间10小时计）作为选型依据，由此可计算出投入使用热泵台数为：72T×1000kg×33℃÷860kcal/kwh·℃÷10小时÷70.49kw＝3.9台根据以上计算，在使用空调的月份，每天投入热泵数量为4台，这样，在不影响正常供水的情况下，每天使用冷风辅助降温的时间可达10小时左右。