( 55-5)/(55-15)=1.25倍;而系统全年平均的COP值取2.5,冬季选1.5,两者的配臵差值为2.5/1.5=1.67倍,因此两者的影响重叠的话,输入功率需求的差值约为2.09倍。如热泵系统按全年平均日的参数设计,加热时间按下限8h计算。则冬季最不利季节的热泵工作时间可以控制在16.72小时即17小时以内,上限为20小时,符合要求。 5.3.5 热泵热水系统的室外主机应在通风条件良好的屋顶、阳台、室外平台等处布置。成组布置时进风侧的间距宜大于2.0倍进风口的高度。靠墙一侧的主机距墙面的净距宜大于1.5倍的进风口高度。 【条文解释】 本条的主要目的是为了避免成组或靠墙布臵时热泵的进风条件不能满足机器的进风要求。进风口高度是指热泵机组换热翅片的垂直高度。
5.3.6 成组布置的热泵热水机组应采用并联方式换热,机组宜采用同程管路的形式保证各台机组工作的均衡性。
【条文解释】 采用异程布臵的管路容易造成机组之间工作的不均衡,设计人员如果经过精密计算并有合理的技术手段保证机组中各台主机工作的均衡性则可以采用异程的管路形式。
5.3.7 当热泵热水系统采用直热式机组时,应同时设置循环加热管路保证水箱内冷却的水可被再次加热。
【条文解释】 直热式机组在非承压的热泵系统中应用很广泛,它可以使系统变得较为简单,但是已被加热的水存在冷却后需要再加热的可能性,冬季极端温度下,要求系统完全达到直热要求也有一定的难度,故建议设循环加热回路保证系统的运行可靠性和灵活性。
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5.4 储热水箱
5.4.1 集中热水供应系统的储热水箱容积应根据热水用水小时变化曲线及太阳能集热器或热泵的供热能力,综合考虑辅助加热装置加热时段和能力等多种因素经计算后确定。
【条文解释】 理论上储热水箱应根据产热、用热包括辅助加热三者之间的变化曲线求得需要调节的热量,换算出储热水箱的容积。但实际上这种曲线的取得有一定的难度,而且太阳能热水系统的特点是使用时段基本上与集热时段错开。而辅助加热时段一般在使用时间段之前,也就是说,产热时段与用热时段是基本分开的。储水箱的容积与产热量(集热面积)的关系更密切。储水箱容积的大小直接影响到系统效率,容积越大,对太阳能的集热效益越好,反之,则相反。当然,容积过大会带来负面效应。首先水温偏低,不得不使辅助加热装臵经常开启。若容积大到经常不能当日使用完毕的情况,既会影响次日的集热效益,又会无端浪费辅助加热能源。因此在集中式太阳能热水系统中,建议按最高日热水使用量、综合可布臵的集热面积产热量及辅助加热能力等因素后确定储热水箱的容积。
热泵热水系统的水箱应在分析用水时段需热量和加热时段的供热量之间的按时变化曲线后,以最高日需要调节的水量为设计值。 5.4.2 分户式太阳能热水系统储热水箱容积可按下列经验公式确定:
V= (50~70) · A
式中 V——储热器有效容积,L;
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A——集热器的集热面积,m2(直接加热系统为Ac,间接加热系统为Ain)。
注:部分无法按第6.4.1条计算的集中式系统可参照本公式计算。 5.4.3 热泵热水系统的储热水箱可按下式计算:
V= m qr(1-T1/24)
V ——贮热水箱(罐)有效容积(L); m ——用水计算单位数
qr ——热水用水定额(L/人*d或L/床*d); ; T1——热泵机组设计工作时间(h/d)
【条文解释】 热泵热水系统的储热水箱容积设计概念与常规能源的储热水箱是完全不同的,常规能源系统的储热水箱容积主要是调节最大时用水量与秒流量之间的不平衡关系。因为热泵热水系统中的小时供热量是平均时概念,储热水箱以日为单位计算调节容积,可以不考虑最大时与平均时的比值Kh。因此,必须配臵大容量的储热水箱。《建筑给水排水设计规范》对水箱的规定为:全日制集中热水供系统贮热水箱(罐)有效容积,应根据日耗热量、热泵持续工作时间及热泵工作时间内耗热量等因素确定,当其因素不确定时宜按下式计算:
? ? r t ? t r ?? Cl 式中: Qh——设计小时耗热量 (kJ/h);
Qg——设计小时供热量(kJ/h); Vr——贮热水箱(罐)有效容积(L);
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Vr?k2?Qh?Qg?T
T——设计小时耗热量持续时间(h);
η——有效贮热容积系数,贮热水箱、卧式贮热水罐η=0.80~
0.85,立式贮热水罐η=0.85~0.90;
k2——安全系数,取1.10~1.20。
这个公式按设计小时耗热量持续时间来确定储热水箱的容积。在物理概念上是正确的,但很难取值。往往让设计人员无所适从。建议按日均用水量减去热泵工作时的产水量求出水箱的容积:
Vr= m qr(1-T/24)
这个公式的物理含义就是假设每天热泵工作时段内的产水量和供水量是平衡的,需要储存的是热泵不工作时段内的平均时用水量。 5.4.4 储热水箱在闭式强制循环系统中必须承压,其承压能力应经计算确定。
【条文解释】 储热水箱根据系统分类,分为承压式和非承压式,其中承压式系统中的储热水箱是压力容器,必须要有承压能力的计算和等级的标注。并且应有相关政府管理部门的压力容器生产许可证。 5.4.5 储热水箱材质、衬里材料和内壁涂料,应确保水质在可能出现的运行温度下符合现行的《生活饮用水水质标准》的要求。 【条文解释】 在热水系统尤其是太阳能热水系统中的储热水箱,在夏天可能出现的高温环境要比普通的煤气、电或热泵热水的储热水箱更高。因为后者极限高温可自行设定(70℃左右),而前者是不确定的,很可能会超过80℃。因此储热水箱的材质应达到系统耐高温能力的要求。但要求有可靠的技术措施限制温度的上升到70℃以上,以免
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烫伤。
5.4.6 储热水箱的布置形式(立式或卧式)和进出水管布置,不得产生水流短路,并应保证箱内具有平缓的水温梯度,充分利用水箱的储热容积。
【条文解释】 承压式储热水箱内流速(层流或紊流)、使用的间歇性,立式和卧式安装都会影响到水箱的有效储热容积。设计人员在设计时应充分考虑这些因素,趋利避害。一般立式水箱相比卧式水箱的温度随水箱高度的变化曲线要平缓很多,容易将水箱的容积利用得更充分。 5.4.7 承压储热水箱保温效果必须达到国家标准,热损系数 ≤2W/m2·K。家用太阳能热水系统储热水箱热损系数应小于16W/m3.K。 【条文解释】 本条是对储热水箱保温效果国家标准的重申。 5.4.8 在开式非承压系统中,储热水箱应设置水位计、水温指示器、控制器及放空管等;在闭式承压系统中,应设置压力表、泄压装置、水温指示器、控制器及自动排气阀等。
【条文解释】 本条所列的要求是对非承压储热水箱的常规要求。同时要求水箱的水位和水温变换成模拟过程量在控制系统中体现。 5.4.9 太阳能热水系统储热水箱的出水温度不应超过70℃,系统应有保证水箱储水不超温的技术措施。
【条文解释】 任一种太阳能热水系统,如果没有设计防止储热水箱超温的技术措施,储热水箱在夏天时很容易达到95℃以上。极易发生烫伤事故。整体非承压式集热水箱温度难以控制,应采用有效技术手段防止用水侧出现超温。
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