金牌课程 | 影响采暖热负荷的因素有哪些？热泵主机如何选型？
《热泵市场》杂志
文_安建新
影响采暖热负荷的因素，跟建筑的围护结构、所在地区、建筑用途、体量等有很大关系。
举个例子，同样用途的建筑，围护结构等基本情况都差不多，分别位于北京和合肥，在计算时室外温度采暖计算参数就有很大区别，北京是-7.6℃，合肥是-1.7℃，差不多相差6℃，在室内温度要求相同的情况下，温差就有6℃的区别，计算出来的热负荷，合肥差不多只有北京的30%。这个是工程所在地不同，不同气温的差异。
此外，不同体量，也就是建筑物的面积、层数、高度等不同，能耗也是不一样的，出入可能很大。比如说，比如说，一个小区，有6层，也有20层的，一般来说，20层的热指标要比6层的要小一点。
即使是同一个建筑，不同的使用功能也可能相差很多。比如某个商业综合体，烧烤餐厅冷指标可能在300W/㎡，而商用办公区域可能只要100W/㎡就够了，相差达到了3倍。
不同的建筑用途，一般来说，同年代的建筑、公共建筑，比如说办公楼、写字楼，热负荷要比居住建筑大一些。比如说，办公楼热指标可能在50W/㎡，但居住建筑可能只要30W/㎡左右。
上面这些都是影响热负荷的一些因素，用途、外保温情况、当地室外气温、建筑面积、层高等等。另外，间歇采暖也对热指标有影响。
热指标的出处是《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010，最初用来计算管网还有热源。要注意的是，这本规范是应用在城镇集中供热的，而且是适用于“三北地区”，即东北、西北、华北这三个地区，并不是所有地区都合适。它的特点是连续供暖，24小时不间断供暖，而热泵改造项目常常不具备这些条件，像办公楼、学校、工厂等，很多都是间歇供暖，这个是需要进行折算的。
表1：各类建筑类型采暖热指标推荐值
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建筑物类型 |
采暖热指标推荐值（W/㎡） |
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未采取节能措施 |
采取节能措施 |
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住宅 |
58～64 |
40～45 |
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综合居住区 |
60～68 |
45～55 |
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学校、办公 |
60～80 |
50～70 |
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医院、托幼 |
65～80 |
55～70 |
|
旅馆 |
60～70 |
50～60 |
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商店 |
65～80 |
55～70 |
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食堂、餐厅 |
115～165 |
100～150 |
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影剧院、展览馆 |
95～115 |
80～105 |
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大礼堂、体育馆 |
115～165 |
100～150 |
表1就是《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010给出的热指标，这是连续供暖时的热指标。从这个表也可以得出一些结论：非节能建筑热指标要高于节能节能，公共建筑热指标要高于居住建筑。像学校、办公楼、医院、旅馆、商店等，这些场所的热指标要大一些，而食堂、展馆、大礼堂之类的，很多都是单层建筑，热指标要更高。
间歇采暖的，因此在计算负荷的时候，要根据供暖小时数进行折算：
间歇热指标：24小时*连续供热指标/供暖小时数
表2：各类建筑类型连续供暖、间歇供暖热指标推荐值
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建筑物类型 |
采暖热指标推荐值（W/㎡） |
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未采取节能措施 |
采取节能措施 |
|||||
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连续供暖 |
采暖12h |
采暖18h |
连续供暖 |
采暖12h |
采暖18h |
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住宅 |
58～64 |
116～128 |
77～85 |
40～45 |
80～90 |
53～60 |
|
综合居住区 |
60～68 |
120～138 |
80～91 |
45～55 |
90～110 |
60～73 |
|
学校、办公 |
60～80 |
120～160 |
80～107 |
50～70 |
100～140 |
67～93 |
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医院、托幼 |
65～80 |
130～160 |
87～107 |
55～70 |
110～140 |
73～93 |
|
旅馆 |
60～70 |
120～140 |
80～93 |
50～60 |
100～120 |
67～80 |
|
商店 |
65～80 |
130～160 |
87～107 |
55～70 |
110～440 |
73～93 |
表2就是根据之前的热指标数据，在间歇供暖12小时、18小时时的热指标。我们看到，间歇供暖的时候，根据实际供暖的时长的不同，供暖热指标也是不同的。
当然，不管是《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010给出来的热指标，还是折算出来的，都只是一个参考的数据，只要知道热指标的出处，还有间歇供暖的折算，另外还有不同建筑、功能等情况下热指标有大有小，在我们做工程主机选型有很大帮助，多了解这些东西，可以让我们少走很多弯路。
主机选型要注意温度和融霜修正
下面说一下主机选型。
原来制热功率是多少千瓦的锅炉，等量换成制热量是多少千瓦的热泵，这里面要注意两个修正，千万不要用主机的额定制热量去选机组。比如说，项目在合肥和北京，室外温度是不一样，而主机的额定制热量是相同的，如果不做修正的话肯定不合适。
空气源热泵机组的冬季制热量会收到室外空气温度、湿度和机组本身的融霜性能的影响，在设计工况下的制热量通常采用下面公式计算：
Q=qk1K2
式中：Q——机组设计工况下的制热量，KW；q——产品标准工况下的制热量（标准工况：室外空气干球温度7℃，湿球温度6℃），KW；K1——使用点取室外空调计算干球湿度修正系数，按产品样本选取；K2——机组融霜修正系数，应根据生产厂家提供的数据修正，当无数据时，可按每小时融霜一次去0.9，两次取0.8。
表3：某品牌7℃下制热量70KW主机在其它工况下性能一览
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出水温度55℃ |
环境温度 |
-20℃ |
-15℃ |
-10℃ |
-5℃ |
0℃ |
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制热量 |
35.84W |
40.62W |
46.24W |
52.66W |
59.80W |
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输入功率 |
20.21W |
20.75W |
21.31W |
21.90W |
22.49W |
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COP |
1.77 |
1.96 |
2.17 |
2.4 |
2.66 |
有的厂家样本比较好，给出了室外不同温度下的实际制热量，我们可以直接查样本。比如说表3，供水温度是55℃，额定制热量是70KW，而项目当地实际工况是-10℃，那么我们就可以直接查样本-10℃环境温度下机组的制热量，即46.24KW。如果样本查不到，也可以向厂家进行咨询，这样是最准确的。
注意事项：末端、水泵、管道是否配套
经常有人问一些煤改电的问题，说接了一个多大面积的厂区，然后问配多大的空气源热泵机组比较合适？如果直接用锅炉的电功率等量替换，而且是在当地室外温度下热泵的实际制热能力，这样可以嘛？这样做，热泵主机选型是没问题，但结果可能导致工程热不了。问题在哪呢？我们还要注意系统的末端、水泵、管道等是否配套，是否不需要改造。
在煤改电的工程中，锅炉带暖气是最多的，锅炉的水温很多，常见进回水温度是95℃/70℃、80℃/60℃，温差一般在20℃左右，而空气源热泵的温差一般是5℃左右。那么问题来了：温差不一样！
根据流量公式（流量=热负荷/供回水温差），当热负荷不变时，流量和温差是成反比的。原来的温差20℃，现在是5℃了，温差减少为原来的1/4，那么流量肯定要增加4倍才行。怎么办？流量要增大4倍，那么水泵就要增大4倍，或者换成大两号的粗管子，减少管道阻力。
表4：负荷为1200W时，铸铁四柱760暖气片不同水温下所需片数
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温度/℃ |
95/70 |
80/60 |
75/50 |
55/50 |
50/45 |
45/40 |
45/35 |
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平均水温 |
82.5 |
70 |
62.5 |
52.5 |
47.5 |
42.5 |
40 |
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片数/偏 |
10 |
13 |
17 |
23 |
28 |
36 |
43 |
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片比系数 |
1 |
1.3 |
1.7 |
2.3 |
2.8 |
3.6 |
4.3 |
注：该表数据仅适用于铸铁760暖气片
还有一个问题就是末端，暖气片在不同水温的情况下，散热能力是不同的。我们以铸铁四柱760暖气片为例，当负荷为1200W时，在供回水温度95℃/70℃的时候，需要10片，每片的散热量是120W，在45℃/40℃时，同样的负荷下，需要36片，【热泵市场 水印】是95℃/70℃的3.6倍，每片的散热量是33W。也就是说，我们必须对暖气片的数量进行核算。
在上表中，我们还看到有个品片比系数，是不是乘以片比系数就可以了？这样是错误的，因为原来的暖气片有可能放的比较多，比如本来5片就够了，结果放了10片，在这样的情况下直接乘以片比系数肯定是不行的。我们可以用基本负荷量的计算方法去算一下，即基本耗热量=传热系数*面积*温差。
或许有人说这样太难了，那可以花钱让设计院给算一下。讲这些内容，只是让大家有这个概念，做商业煤改电项目，不光改的是热源，包括末端、管道、水泵，这一些也可能要改。如果只是改了热源，结果不热，要想收回工程款是很难的。
刚才说的是基本耗热量，忽略了一些修正的耗热量，比如说冷风附加率、风力附加率、层高附加率、朝向附加率等。
版权：本文的前半部分为《热泵采暖凭经验算热负荷很不靠谱！设计师教你快速科学计算》。作者安建新，行业首本热泵供暖书籍《空气源热泵供暖设计与安装指南》作者；住建部认证的暖通高级工程师；从事暖通工程设计十多年，拥有丰富的项目设计经验。头图由华天成提供，特此致谢。