摘要:本文介紹了採暖熱負荷計算的原理,並推演了100平米的平房,位於不同地區的能耗。從表6中我們可以看出,同樣的建築,在不同地點的計算熱負荷是不相同的,其差異主要基於室外供暖計算溫度的不同。

原標題:100㎡房子到底該配多大熱泵主機?別怕煩,這樣選才規範!

經常有消費者在後臺諮詢熱泵採暖主機選型的問題,比如北京地區100平米的房子怎麼配主機?河南120平米的農村自建房該配多大的主機等等。其實,在不同的地區,由於氣候、建築情況、保溫效果、圍護結構等差異,熱泵採暖的主機選型也是不一樣的。

比如,在北京“煤改電”項目中,120㎡的房子配置了一臺6P的熱泵採暖機,效果很好,可能到了蘭州,120㎡的房子還是配置一臺6P的熱泵採暖機,則可能出現採暖溫度上不去的情況。

一、以100㎡的平房爲例

在農村的“煤改電”項目中,100平米左右的平房較爲常見。本篇將構建一個100平米左右的平房,把它放在北京、上海、蘭州、鄭州等地進行採暖熱負荷試算並進行主機選型。

先構建100平米左右平房的建築模型,該建築長12.8米,寬8米,總建築面積102.4平方米。平房淨高2.8米。該建築南側A軸處窗戶高度1.8米,門高2.5米;北側C軸處窗戶高度1米,門高2米。外牆採用370粘土磚外牆,傳熱係數取1.56W/㎡·K;塑鋼玻璃窗採用中空玻璃,窗戶的傳熱係數取2.4 W/㎡·K(門的傳熱係數近似同窗);屋頂爲100mm厚鋼筋混凝土,上做爐渣,內做保溫吊頂、傳熱係數取1.5W/㎡·K。

一、計算依據

《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》GB 50736-2012;《嚴寒和寒冷地區居住建築節能設計標準》(JGJ 26-2010);《民用建築熱工設計規範》(GB 50176-2016);《既有住宅建築功能改造技術規範》JGJT 390-2016;《暖通空調製圖標準》GB/T 50114-2010;《2009全國民用建築工程設計技術措施》(暖通空調動力);《實用供熱空調設計手冊第二版》;《戶式空氣源熱泵系統應用技術規程》DB11/T 1382-2016。

二、負荷計算原理

表1:熱負荷計算公式

計算軟件:天正暖通8。

三、負荷計算結果

表2:北京的負荷計算結果

四、負荷計算分析

上面計算的是一個無左鄰右舍的獨立住宅(北京1)。實際上,平房大多是成排的。如果左鄰右舍山牆比較緊密,且都採暖,山牆的負荷近似可以忽略。此時北京的負荷計算結果(北京2)的計算結果見表3。

五、採暖熱負荷彙總

用相同的辦法,可以得到上海、蘭州、鄭州的採暖熱負荷。(見表3)

六、空氣源熱泵制熱量修正

基本公式——Q=q×K1×K2

式中:Q——機組實際工況下的制熱量(kW);q——產品標準工況下的制熱量(標準工況:室外空氣乾球溫度7℃、溼球溫度6℃)(kW);K1——使用地區室外空調計算乾球溫度修正係數,按樣本選取;K2——機組融霜修正係數,應根據生產廠家提供的數據修正;當無數據時,可按每小時融霜一次去0.9,兩次取0.8。

此公式摘自《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》(GB 50736-2012),這裏的空氣源熱泵指的是非低溫型空氣源熱泵。《低環境溫度空氣源熱泵(冷水)機組 第2部分:戶用及類似用途的熱泵(冷水)機組》(GB T 25127.2-2010)低溫型空氣源熱泵的標準工況:室外空氣乾球溫度-12℃、溼球溫度-14℃。(見表4)

以上述機組爲例,取出水溫度爲45℃,近似查取北京、上海、蘭州、鄭州的修正係數K1。每小時融霜按一次,K2取0.9。總的修正係數K= K1×K2。(見表5)

七、計算所需空氣源熱泵機組(近似計算)

我們知道,額定能效比=額定製熱量/額定耗電功率,實際制熱量=額定製熱量修正係數,匹數=耗電量/735。

北京所需空氣源熱泵匹數:=6.7(匹)。其他地區的計算結果見表6。

從表6中我們可以看出,同樣的建築,在不同地點的計算熱負荷是不相同的,其差異主要基於室外供暖計算溫度的不同;同樣的建築,同樣的地點,有無鄰居貼臨,計算熱負荷也是有差異的。

採用節能措施,會降低傳熱係數,從一定程度降低計算熱負荷。比如採用中空玻璃的窗戶,給外牆和屋面做保溫,給外門做門斗、控制窗牆面積比(窗開小一點)。

舉例說明,當“北京2”屋頂採取保溫措施,把傳熱係數降到0.93 W/(㎡·℃),採暖熱指標會降到81W/㎡。有資料顯示,通過對平房採取適當的保溫措施,能把建築的能耗降低一半左右。換句話說,我們的熱泵主機可能最降到節能改造前的一半左右,每年的電費降到節能改造前的一半左右,具體數據見表7(可查詢《熱泵市場》雜誌6月刊“農村自建二層獨體樓節能計算案例”)。

通過計算,我們還能分析各項負荷在總負荷中的比重,對能耗大的部分採用節能措施。上圖是軟件計算界面截圖,我們可以看到屋面的負荷佔比較大,我們可以通過改善屋面的保溫,降低採暖熱負荷,從而降低整體能耗。

八、總結

本文介紹了採暖熱負荷計算的原理,並推演了100平米的平房,位於不同地區的能耗。需要指出的是所有的計算只能視爲特例。要想精確瞭解某個建築的採暖熱負荷應用上述方法,逐個房間,逐項的計算負荷。別人的計算結果只能用作參考。當然,相同的房間或戶型可能很多。我們可以只計算典型房間,然後進行累加。

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