石家庄学校用空气源热泵采暖：室内21℃，比家里还暖和！
文/徐海政
2017年已经接近尾声，对于空气能行业而言，2017年无疑是行业大爆发的一年，在煤改电的政策引导下，北方采暖市场异常火热，除了北京、天津、山西等地的分户采暖外，学校、医院、办公楼、小区等集中采暖市场也迎来了前所未有的大发展。河北石家庄某学校学生宿舍采用四季沐歌空气能采暖，获得了校方和学生的一致好评。
学校采暖市场广阔，但设计难度不小
教育部新闻发言人近期在教育部新闻发布会上强调，希望地方基层政府、教育部门、学校真正把孩子们的冷暖放在心上。空气源热泵也发挥自身产品优势，广泛应用于北方学校采暖项目中，为千万师生送去温暖，保障师生正常的教育教学。
今年济南市市各级教育行政部门把中小学校冬季取暖保障工作作为重要民生工程，要求济南现有中小学校898所(含民办，不含幼儿园及高校)，全部实现清洁能源取暖。在河北承德，截至11月30日，166所学校清洁采暖示范项目全部开工建设，其中151所学校已完工并投入使用。
学校采暖项目属于集中供暖这一块，集中供暖跟小型户式采暖看似工作原理一样，然而在设计上大有不同，比如对热源的合理使用、水泵的选型、系统的控制、管路的设计、设备减震处理等，因此设计和安装的难度都不小。
案例分享：石家庄某学校空气源热泵冷暖项目
那么，集中采暖项目，我们该如何去设计才能让系统更节能、更高效、更稳定的运行呢？下面来看看四季沐歌空气能在石家庄某学校采暖中的应用案例。
1.工程简介
本工程是石家庄市某学校空气源热泵冷暖项目，该学校一期采暖面积约为2200㎡，采暖末端选用风机盘管。墙体厚度为370mm，无外墙保温，单层玻璃，层高3m，学校整体保温情况很一般，项目选用四季沐歌超低温20P冷暖模块机组5台。
2.设计思路
客户原先采用的是燃煤锅炉供暖，供暖末端为老式铸铁暖气片，为保证学校师生的取暖效果，同时能达到夏天制冷的目的。首先进行末端改造，将暖气片改为风机盘管，然后通过合理的选型配比计算，满足学校采暖和制冷的需求。
3.设计注意事项
a、外线变压器容量是否能够满足机组正常运行所需的负荷，需及时和校方负责人对接好；
b、由于机组放在教学楼顶，需要考虑楼板是否能够满足承重要求；
c、机组放在楼顶，还需考虑减震问题，防止机组与楼面产生共振。本次设计减震措施分为两步，一是处理好机组与基础底座之间的减震，可以使用专业的减震垫片，最好使用专业的减震弹簧；二是处理好基座与楼面之间的减震，可以使用专业的泡沫板减震（具体厚度规格可根据实际需要的承重选择）。
在安装过程中使用专业的减震弹簧，减少机组运行时的噪音
4.机组选型计算
4.1规范及要求
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2009；
《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015；
《热泵热水系统选用与安装》06SS127；
《室外给水设计规范》GB50013-2006；
《建筑结构载荷规范》GB 5009-2001；
客户提供数据及要求。
4.2室内外计算参数
表1：室外计算参数
|
干球温度（℃） |
相对湿度（%） |
|
|
夏季 |
35.1 |
60 |
|
冬季 |
-12 |
55 |
表2：室内计算参数
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冬季 |
夏季 |
|||
|
功能 |
温度 |
相对湿度 |
温度 |
相对湿度 |
|
宿舍 |
18℃ |
45% |
26℃ |
50% |
表3：民用建筑供暖单位面积热指标（W/㎡）估算值如下：
|
建筑名称 |
单位面积热指标 |
单位面积冷指标 |
|
学校宿舍 |
50～80 |
114～138 |
4.3负荷计算和机组选型
总的冷、热设计热负荷Q=K × qn×S
Q:房间总负荷；qn：冷、热负荷指标，（W/㎡）, 可参考表3的热负荷指标值来简易估算建筑热负荷；S：采暖面积，（㎡）；K：附加系数，取1.2～1.5
学校一共108间宿舍，采暖面积2200平米，热负荷指标按照90W/㎡计算，附加系数取1.2，根据公式可得总的热负荷为237.6KW，四季沐歌空气能超低温20P冷暖模块机组在-12℃的工况下，制热量为49KW，因此选用5台。
5.水泵选型
根据系统流量及最不利环路压力损失计算（参考《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》计算方法）得出所需流量和扬程，同时保证系统3～8℃运行温差。
水泵的流量计算：L1=(1.1～1.2) × 0.86×∑Q1 / △T
L1 —— 循环水流量 m3/h；∑Q1—— 总负荷 kW（按环境温度在7℃时计算，该工况下单台机组的制热量为61KW）；△T —— 进回水温差 ℃（取5℃）；1.1～1.2为安全系数。
水泵扬程计算： Hmax1 =[Δp1 ＋Δp2 ＋0.05L（1+ K）]×(1.1～1.2)
△P1——为机组换热器的水压降,这里取5m;△P2——为供回水管路间水压降；0.05L——沿程损失取每100m管长约5mH2O ；K——为最不利环路中局部阻力当量长度总和与直管总长的比值。当最不利环路较长时K取0.2～0.3；最不利环路较短时K取0.4～0.6；1.1～1.2为安全系数。
根据相关数据计算可得，最终选择的水泵的流量为100m3/h，扬程为35m，水泵采用一用一备。
6.管径选择
根据水泵选型得出的水流量L1通过计算公式得主管路管径。
管径计算公式如下：
L1：管段内流经的水流量(m³ /s)；D：管道内径(m)；v：假定的水流速(m/s) （管内水流速推荐表如下，单位m/s)
表4：管径对应推荐流速表
|
管径（mm） |
20 |
25 |
32 |
40 |
50 |
|
推荐流速（m/s) |
0.5-0.6 |
0.6-0.7 |
0.7-0.9 |
0.8-1.0 |
0.9-1.2 |
|
管径（mm） |
65 |
80 |
100 |
125 |
150 |
|
推荐流速（m/s) |
1.1-1.4 |
1.2-1.6 |
1.3-1.8 |
1.5-2.0 |
1.8-2.2 |
最终选用的主管路管径为DN150。
7.系统控制
整个系统由机组主模块进行控制，主模块给予循环泵及子模块信号进行逐级启动，同时系统根据室内温度或采暖面积的增减，合理调节机组开启，使系统运行更可靠、更稳定、更节能。同时由于学校学生的作息时间一致，主机定时启动，在末端风盘的控制上采用同开同关;在补水上，根据检测系统压力变力进行自动补水，方便省心。
运行效果：宿舍温度达到21℃，特别温暖
从11月15日供暖开始至今，学校师生对空气源热泵采暖的效果非常满意，宿舍温度达到21℃。
校长表示：每年的烧煤取暖十分麻烦，耗费大量的人力、物力，而且室内温度不稳定，取暖效果很一般。采暖改造后，非常智能，采暖效果稳定，而且校园也比烧煤以前干净整洁多了，给全校师生营造了一个非常好的教学环境,运行费用和之前烧煤差不多，但省了人工成本（原先每年采暖季还要请专业烧锅炉的人负责）。
“这道题怎么做啊？你看看我这样做是不是对的？”“这个题还有另外一种解法，我算给你看。”在203女生寝室里，学生们有的在洗衣服，有的在一起谈论习题，有的在连天。“寝室里特别温暖，比家里还舒服，现在感觉特别幸福。”学生周某笑着说，寝室温度刚好适合睡觉，大家每天休息好了，上课更有精神。
版权：四季沐歌空气能供稿
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