空气能采暖工程解决方案

门
墙体材质参考传热系数：
砖 墙——24墙,1.5；37墙，1.0；带保温，0.5；
彩钢板——＜50mm，0.6；＞50mm，0.5；
混凝土——1.6
系统设计及设备选型
冷负荷计算方法
冷
冷负荷是在房间室内温度超过人体舒适要求且室外温度高于室内温度时，维持房间
舒适温度而需转移的热量。
热
负
人体发热量
新风传热量
采暖工程流程分解
用户需求——项目存在问题结合解决方向； 现场条件——工程项目设计、选型的出发点； 负荷计算——项目对系统供冷/热能力的最大/小需求； 系统设计——冷/热量在时间和空间上的分配； 设备选型——满足现场安装、运行条件； 预算输出——项目工作界限划分的唯一依据； 施工管理——工程进度、工期、质量问题； 调试验收——系统、选型、施工是否合格 维护使用——解决用户操作问题
舒适性需求
如日常生活中要求的温度、 湿度 、风速、噪音、热 辐射温度等；
利用价值 政策性需求 如作为筹码进行政策兑现； 形式性需求 政府采购招投标； 经济性需求 用作投资盈利工具 其它
系统设计及设备选型
现场条件确认
不以用户需求和现场条件设计的解决方案就是技术性耍流氓！
与负荷计算相关
维护结构 外形、保温、窗户占比、朝向、承重等
设 法达到理想效果。
按冷量 kW Q≤435 Q≤668 Q≤1315 Q≤2212 Q≤3712 Q≤5006 Q≤7216
计
以最常用5℃温差计算， 推荐流量对应的管径如右表：
开式流量 m³/h 闭式流量 m³/h
L≤66 L≤102 L≤205 L≤75 L≤115 L≤226
L≤320 L≤380
备注
停止户外露天作业，老弱病幼采取保护措施 避免高温时段户外活动，老弱病幼防暑 闷热，午后减少户外互动，露天人员防暑 短袖、短裤等夏季衣物 夏季衣物，体弱者衬衫、单裤 活动后稍热 薄外套、牛仔裤等 春秋过度装 薄型套装，老弱额外加马甲 衬衣/薄毛衫+夹克衫； 羊毛衫+套装/呢料外套；老弱厚毛衣 厚外套+羊毛衫 毛衣+厚外套+风衣 较冷，薄棉衣/羽绒服、皮夹克 冷，棉衣、羽绒服 天气寒冷，棉衣、羽绒服、帽
吸取地表/下水的低品位热量或工业废水热量，通过热泵技术提升为高品
采暖系统中常用热源 位热源（热源塔吸取的空气中水蒸气热量）
优点：机组能效高，造价低
缺点：能量运输损耗大，综合能效不高，且回灌不良会造成地质灾害，余热
回收燃机料组燃需注烧意取水热质处理。
地下、地表水取热
地源取热
代表性设备——地源热泵
通过地埋管，冬季吸取地表附近的土壤及岩层中的热量，为建筑提供热 量；夏季吸取建筑内热量储存于土壤和岩层。
中国航天事业合作伙伴
生活环境热平衡
级别
不
0
同
4
湿1 度
3 2 1
及
2
温
3
度4
1 2
下5
舒
1
适6
2 3
度
1
等7 2
级
8
3 1 2
气温 （℃）
≥40 ≥37 ≥35 ≥33 ≥28 ≥25 ≥23 ≥21 ≥18 ≥15 ≥13 ≥11 ≥8 ≥5 ≥0 ≥-5 ≥-10 ≤-10
人体感受
酷热 酷热 闷热 炎热 较热 热舒适 较舒适 舒适 凉舒适 温良 微凉 较凉
特定要求 如指定操作位置、使用时间等
与施工相关 住宿及餐饮条件 材料采购及现场放置 可施工时间 配合单位 工期限制等
系统设计及设备选型
冷
热源
热
负
荷
组
设备热源
成
维护结 构传热
冷/热负荷构成说明
人体热源
门窗渗透的 新风负荷
其它带 入的热 量
热量传递过程 太阳辐射→外墙→室内 太阳辐射→地面→空气→室内 太阳辐射→透过窗户→室内 体内氧化→肌肉运动→室内 外界吸热→室内
L≤510 L≤640
L≤700 L≤950 L≤860 L≤1250
系统设计及设备选型
化
化霜水系统设计
霜
化霜水如不及时处理， 可导致：
水 1.路面积水结冰；
系
2.极寒地区，化霜水来不及 排放就在接水盘上结冰，
统 危害设备运行；
设
因此化霜水需谨慎处理， 目前处理方式有：
计
采暖/制冷系统设计
极寒天气（低于-15℃地区），需对化霜水接水盘进 行处理
温度极低，尽量减少外出；厚棉衣、厚羽绒服、冬大衣、皮靴、帽子
生活环境热平衡
能量守恒（热力学第一定律）
化学能（燃烧）→电 能→内能+机械能 （比如火力发电应用 动力）
动能→电能→内能 （比如风力发电）
化学能→内能→接卸 能（比如蒸汽机）
能量传递路径及方式（辐射、热传导、对流） 在自然状态下，热永远只能由热处传到冷处
地理特点 包含海拔、地形、纬度、室外极端环温等
生产生活工艺 换气次数、废气排放、人员活动情况等
注：改造项目，确认之前热源参数及采暖 效果，可简化负荷计算过程
与系统设计及设备选型相关
维护结构 室内结构及装修要求、建筑群布局
运行条件 末端形式及水温要求、机组场地位置 及空气对流扩散情况、环境污染情况、 最低环温及冻土厚度、水质情况
凉 微冷 较冷 冷 寒冷 极寒
湿度（%）
超过30%时，易中暑 超过50%时，易中暑 超过60%时，易中暑 超过60%时，易中暑
80%以上易中暑
服装厚度 （mm）
0 0 0 0 0 0~1.5 1.5~2.4 2.41~4 4~6 6~7 7~8 8~9 9~10 10~11 11~12 12~13 ≥13 ≥15
1、电能 2、大量软化水； 3、天然气（紧缺）
目前国内优先考虑电能； 燃煤基本禁止；天然气 气荒需要2030年解决
常见热源及系统构成
空气源采暖系统构成
几个问题：
空气中热量是否足够？ 主机选型大小？ 管道运输能力多大？ 水泵、水箱、电辅及管道 配件如何匹配？ 末端如何选型？
下章分解
系统设计及设备选型
85%。
能和使用端节能
寿命
15~20年
设计30~50年
一般维护6~10年，良好维护10-15年
系统维护情况下，基本 持平
安全
1.不承压，且水温合适不易发 生烫伤事故 3.无需专人看管，可实现全自 动运转和远距离监控
1、无燃料燃烧，但承压运行，且 温度较高，可能发生烫伤或爆炸风险
1.锅炉承压运行，水、蒸汽温 一般较高有烫伤隐患 2.煤粉颗粒有爆炸风险； 3.锅炉安全操作要求高；
缺点：污染大、运行费用高（除燃煤外）、存在安全（爆炸、泄露）隐患、 不可再生
空气取热
代表性设备——燃气/煤/油/生物质锅炉、电辅、电锅炉等
通过吸取室外空气中低品位热量，通过热泵提升为高品位热能供室内采 用使用。
优点：能效高、无污染、布置灵活，可集中供暖，也可分批增容等
缺点：受室外空气温度影响大、对安装场所空气流通度要求较高、占用场地 较大
系统设计及设备选型
热负荷计算方法
冷
热负荷是系统设计和设备选型的唯一依据，管道、设备选型均参考热负荷需求。
方法1.根据锅炉大小估算（改造）
热
供暖负荷≈锅炉吨位×锅炉效率×700≈供暖负荷；
负
方法2.根据流量和进出水温度估算（改造）
供暖负荷≈水泵流量×进出水温差×1.163
荷 方法3.根据建筑结构特点估算（改造或新建）
如最低点压力超过末端或主 机承压范围，需在垂直高度 上进行分区,分区垂直高度不 超过50米
系统设计及设备选型
采暖/制冷系统设计
管道同程异程设计
异程
载
同一系统存在多个房间多
冷 个末端时，远近及管道、设备
的阻力不同，流经房间的水量
系 不同，会导致“即使室内设计
C 同程
A
统 满足要求，但因流量不同而最
设
优点：机组能效高，运行稳定
缺点：造价高、占地面积大（地上面积≈地下面积）、需考虑冬夏两季热量
平衡ຫໍສະໝຸດ Baidu否则能效降低
土壤、岩石取热
空气中取热
化学能释放
代表性设备——燃气/煤/油/生物质锅炉、电辅、电锅炉等
通过燃料燃烧释放化学能，常见的有燃煤/煤粉、燃气/油/生物质锅炉， 电锅炉也属于间接的燃料锅炉。
优点：造价低、热量品质高
传输。
系
开式流量 m³/h L≤0.6 L≤1.0 L≤4.0m³ L≤7.0 L≤15 L≤25 L≤40
如管道传输能力不足，不 闭式流量 m³/h L≤0.8 L≤1.2 L≤5.0m³ L≤8.5 L≤17 L≤28 L≤45
统
管主机及末端如何配置，均无 管道直径 mm DN125 DN150 D219*6 D273*7 D325*8 D377*8 D426*9
系统设计及设备选型
销售就是赋予产品价值用于满足客户所 需的过程。
很多时候遇到项目部知道如何下手，一 是因为没有搞清楚服务对象的意图；二是没 有量化服务对象的意图！
因此充分了解用户需求并量化为设计使 用指标是保证后续工作顺利进行的关键。
用户需求确认
使用价值
工艺性需求
如生产所需的温度、湿度、 洁净度、风速、运行模式 等；
1.承压运行，高温水、蒸汽有烫伤隐患 自“煤改气” 以来，几
2.压力不稳定、管道泄漏均有爆炸风险；个月内发生几十起爆炸
3.锅炉安全操作要求高；
事故
能源 1.电能 消耗 2.微量水消耗
1.电能
1.电能
2.大量软化水； 2.大量软化水；
3.燃煤
3.天然气（紧缺）
1.电能 2.大量软化水； 3.燃煤（精加工）
墙体传热量
荷
光照传热量
组
外界带入热量
成
设备发热量
中广大项目部服务指引
采暖/制冷系统设计
采
暖
管道
系
电气
统
原
控制
理
气流
图
系统设计及设备选型
开式闭式及选择
载 区分
冷 开式系统——系统循环的最高点，
系
高于系统水面与空气的接触点，如
图一；
统 闭式系统——系统循环的最高点，
设
低于系统水面与空气的接触点，如
图二；
系统设计及设备选型
采暖/制冷系统设计
管道管径设计选择
水系统不同规格管道对应的流量/冷量对照表
载
在采暖和制冷系统中，所 管道直径 mm DN20 DN25 DN40 DN50 DN65 DN80 DN100
冷 有的冷热量均由冷/热水管道 按冷量 kW Q≤5.0 Q≤7 Q≤29 Q≤49 Q≤97 Q≤163 Q≤262
成污染
2、燃烧炉渣需要处理。
备注
空气源属于可再生能 源，且能效更高
节能
1.效率≥340%以上； 2.自动监控热能消耗，自动控 制节能运行。
1.效率≤65%； 2.管网热损大
1.效率≤90%； 2. 管网热损大
1、规模小，燃烧效率低下， 1、规模小，燃烧效率低下，效率约为 空气源兼顾设备本省节
效率约为60%。
生活环境热平衡
维持生活环境热平衡，就是在不 同的室外环境下，通过调节维护结构 对内供热或供冷的方式，维持室内适 宜人员生活活动。
其中可提供热量的热源有下章几 种方式：
常见热源及系统构成
核能（核电站、太阳能等）
化学能（煤、石油、天然气、生物质等）
常水源见取热热源及系统构成
代表性设备——水源热泵、工业废水余热回收机组等。
C 分界点（m）
20
A 常用水泵扬程（m） 24 28 32 37 38 44 50
设 系统总阻力的15%
管路差（C-A） 24 28.8 33.6 38.4 44.4 45.6 52.8 60 最远末端到主机距离减去最近末端到主机距离小于
计
管路判断
【C-A】数值的采用异程，否则应采用同程。 其它水泵扬程，可按1.2H来简单判断。
组
供暖负荷≈维护结构负荷+冷风侵入负荷。其中：
成
维护结构负荷≈（外墙总面积×(4×窗户占比+1)+屋顶面积）× 传热系数×内外温差÷1000 冷风侵入负荷≈房间体积×2.4×体形系数×内外温差÷3600
系统设计及设备选型
冷
热
窗
负
荷
组
成
顶
侧墙
热负荷计算方法
侧墙
外墙面积——侧墙面积总和 窗户占比——窗+门占侧墙面积比例 传热系数——估算可参考下列数值 房间体积——长×宽×高 体形系数——（外墙+屋顶）÷体积
常见热源及系统构成
常见采暖形式对比
分类
空气源热泵
市政供暖
燃煤
燃气
煤粉
自建锅炉房
燃气
1.污染物排放为0； 环保 2.空气取热，可再生能源；
3.减少碳排放量
使用时无污染物排放，但是热力公司 1、排放硫化物、氮氧化合物、
离城区较劲，排放物仍然会对环境造 氮氧化合物、烟尘等有害物； 排放硫化物、氮氧化物等有害物质
终效果不同“，因此在较大系 统里通常采用同程布管或采用
计 阻力平衡部件平衡管路系统阻
力，从而使流量分配合理
C
A
系统设计及设备选型
采暖/制冷系统设计
管道同程异程设计
载
以上判断仅限没有增加辅
冷 助压力调节设备的水系统，系
统中存在调节压力部件，则需
系 按系统末端阻力差值来进行判 统 断。判断标准为“阻力差小于
计
采暖/制冷系统设计
开式
最高点
接触面
OUTES
接触面
闭式
最高点
OUTES
系统设计及设备选型
管道系统承压分区
载 管道所联通的所有设备的最小 冷 承压为界限
末端：
系 地暖≤暖气＜风盘 统 主机≤100m
管道≤160m
设 一般以垂直距离50m左右为系 计 统划分界限
系统最高点 承压最低面
系统最低点 承压最高面 承压： 静压+动压