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《空气源热泵集中供暖工程设计规范》NB/T 10779-2021

住房和城乡建设部
实施时间:2022-02-16
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 前言

中华人民共和国能源行业标准

空气源热泵集中供暖工程设计规范

Design code for central heating system of air-source heat pump

NB/T 10779-2021

2021-11-16 发布

2022-02-16 实施

前言

本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

本文件由中国农村能源行业协会和农业农村部农业生态与资源保护总站提出。

本文件由能源行业农村能源标准化技术委员会(NEA/TC 8)归口。

本文件由中国节能协会负责组织起草。

本文件起草单位:浙江中广电器股份有限公司、伽帝芙股份有限公司、安徽欧瑞达电器科技有限公司、中家院(北京)检测认证有限公司、合肥荣事达太阳能有限公司、浙江正理生能科技有限公司、浙江阳帆节能开发有限公司、珠海格力电器股份有限公司、广东纽恩泰新能源科技发展有限公司、广东美的暖通设备有限公司、青岛海信日立空调系统有限公司、圣春新能源科技有限公司、广东聚腾环保设备有限公司、泰州中际热能设备有限公司、青岛海尔空调电子有限公司、广东欧科空调制冷有限公司、浙江柯茂节能环保工程设备有限公司、佛山市南海聚腾环保设备有限公司、白果科技股份公司、山东阿尔普尔节能装备有限公司、山东创尔沃热泵技术股份有限公司、大连圣鼎工业装备有限公司、浙江英科新能源有限公司、海信(山东)空调有限公司、山东爱客多热能科技有限公司、中国十七冶集团有限公司、山东朗进科技股份有限公司。

本文件主要起草人:凌拥军、吴新平、张炜、李欣、张会军、黄道德、王凯峰、彭亚勇、赵密升、张光鹏、李现河、张少宁、桂海燕、邢志勇、顾超、李世刚、邓壮、杨海涛、敬长训、吴琛、李安长、侯建军、林谋越、周杰、李志伟、余同德、李琦、丁伯辉、赵洋。

1范围

1 范围

本文件给出了空气源热泵集中供暖工程的负荷计算、系统设计、节能与监控、绝热与防腐、消声与隔震等设计规范。

本文件适用于以空气源热泵为热源主机进行集中供暖的工程设计。

2规范性引用文件

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 21362 商业或工业用及类似用途的热泵热水机

GB 22337-2008 社会生活环境噪声排放标准

GB/T 25127.1 低环境温度空气源热泵(冷水)机组 第1部分:工业或商业用及类似用途的热泵(冷水)机组

GB/T 29044-2012 采暖空调系统水质

GB 50019-2015 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范

GB 50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范

JGJ 142-2012 辐射供暖供冷技术规程

NB/T 10416-2020 空气源热泵集中供暖工程安装验收规范

3术语和定义

3 术语和定义

GB/T 21362和GB/T 25127.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1 安装场地冷岛 cold island of installation site

空气源热泵制热运行排放的低温空气,因密度大而下沉或安装场地进风和出风短路导致滞留聚集,无法扩散的低温冷气团。

3.2 冷岛效应 cold island effect of installation site

受安装场地冷岛影响,空气源热泵运行环境温度降低、相对湿度增加,除霜频率增加,导致机组能效和实际有效制热量不同程度降低。

3.3 有效制热量 effective heating capacity

空气源热泵除去化霜等各种原因造成的热量损耗后,实际输送到室内的热量。

3.4 系统综合能效 comprehensive energy efficiency of the system

供暖系统有效制热量与系统运行时所有设备电功率总和的比值。

3.5 热媒分配 heat medium distribution

将热源站供应的热量储存于热媒,并通过传输管网、泵、流量调节装置按使用侧需求进行分配。常用热媒为热水或热水溶液。

3.6 冷凝化霜水系统 thaw dripping discharge system

将热泵冷凝和融霜过程中产生的水分收集并输送到指定排放处的输送系统。

4负荷计算

4 负荷计算

4.1 参数取值

4.1.1 室内环境计算温、湿度取值应符合以下要求:

a) 民用建筑室内参数取值应符合GB 50736-2012中第3章的规定;

b) 工业建筑室内参数取值应符合GB 50019-2015中4.1的规定;

c) 采暖区域有特殊要求时,室内参数应按其相应要求取值。

4.1.2 室外环境计算温、湿度取值宜考虑安装场地冷岛影响,且应符合以下要求:

a) 民用建筑室外计算参数取值应符合GB 50736-2012中4.1的规定;

b) 工业建筑室外计算参数取值应符合GB 50019-2015中4.2的规定;

c) 山区、郊外、水边等场所室外气象参数取值应根据当地的调查和实测,并与地理和气候条件相似的邻近气象台站的气象资料进行比较确定。

4.1.3 传热系数取值应符合以下要求:

a) 已建成建筑,围护结构传热系数除参考设计资料外,应实地勘察后评估和修正;

b) 未建和在建建筑,应按建筑设计资料取值。资料缺失时,民用建筑各传热面传热系数的计算应符合GB 50736-2012中5.1.8的规定,工业建筑应按GB 50019-2015中5.1.6的规定核算围护结构最小传热阻。

4.2 计算要求

民用建筑供暖热负荷计算应符合GB 50736-2012中5.2的规定,工业建筑供暖热负荷计算应符合GB 50019-2015中5.2的规定,其它用途按相关标准的规定执行。

5系统设计

5.1 一般要求

5 系统设计

5.1 一般要求

5.1.1 系统设计应根据项目现场条件和用户使用要求进行,优先保证系统的可靠性和稳定性,在保证使用效果的前提下充分考虑系统运行节能性及用户最大收益,必要时设置辅助热源。

5.1.2 系统设计供水温度宜控制在55℃以下,下列情况宜选择高出水温度热泵进行供暖:

a) 在空气源热泵可正常运行的极端设计工作环境温度下,系统综合能效计算值高于低水温供暖系统综合能效,且不小于1.00时;

b) 原有系统改造,经核算采用低水温供暖无法维持设计供暖温度且末端无法改造时。

5.1.3 水源水质经处理后应符合GB/T 29044-2012中4.6~4.7的规定。

5.1.4 热源选型时参考建筑整体热负荷,室内设备选型时参考独立房间热负荷。

《空气源热泵集中供暖工程设计规范》NB/T 10779-2021

5.2 热媒分配管网

5.2 热媒分配管网

5.2.1 热媒分配管网供水温度应不低于室内末端设备最高设计供水温度,局部区域要求水温较高时宜单独设水温补偿措施。

5.2.2 管网供回水温差宜考虑空气源热泵、末端设备和循环水泵功率等影响因素,在5℃~25℃内取值。供水温度低于55℃时,最大温差宜不超过15℃。

5.2.3 主管网热量传输能力应不小于建筑总热负荷的1.1倍,各区域未设流量调节装置时,传输能力宜不小于1.5倍。与末端设备直接连通管网的设计流量应不小于其额定流量的1.2倍。

5.2.4 同一循环回路中末端设备的设计供回水温度不一致时,供水温度较低区域应设混水装置。

5.2.5 单台热泵为热源且用户流量恒定的系统,应采用定流量设计,其他系统应采用变流量设计。

5.2.6 以下情况的管网设计应采用二次或多次循环系统:

a) 热源温差与用户侧温差不一致;

b) 供水点与用户最远端距离超过300m;

c) 多个供暖区域有独立控制要求。

5.2.7 空气源热泵进出水管或进出水总管之间应设与连接管规格相同的清洗用旁通管及旁通阀。

5.2.8 二次循环泵可按需分开设置,但当各循环回路水温一致且阻力接近时,宜集中设置。

5.2.9 采用热源侧变流量方式的变流量一次循环系统,其设计应符合下列规定:

a) 在满足空气源热泵稳定运行的流量时,应采用可调速泵;

b) 进出水阀门的开启和关闭应与空气源热泵联动,且在水泵两端的总供、回水管之间分别设旁通管和旁通调节阀;

c) 热源侧旁通调节阀的设计流量应不小于末端工作流量,末端侧旁通调节阀设计流量应取各空气源热泵最小允许流量之和;

d) 最大流量应结合冷凝器最大允许水压降和水流对管束的侵蚀等确定;

e) 最小流量不应影响冷凝器换热效果和运行安全性;

f) 采用多台空气源热泵时,应选择在设计流量下冷凝器水压降相同或接近的空气源热泵。

5.2.10 二次循环和多次循环系统的设计应符合下列规定:

a) 用户侧各级泵应采用可调速泵;

b) 分区域循环系统,应结合供暖区域的平面布置和系统的压力分布设置二次泵和二级泵的相应位置。

5.2.11 热媒分配管网宜采用闭式设计,采用开式系统时,系统最高点应设置自动防倒流设施,系统与大气连通装置应设防溢流装置。

5.2.12 热媒分配系统的工作压力应根据各段阻力和系统底部静压综合考虑取值,超过管网连通设备和材料承压限值时应进行承压系统分区。各段阻力或压力取值参考下列规定:

a) 热源侧阻力根据设备性能确认,整体宜取30kPa~100kPa;

b) 用户侧室内阻力宜取30kPa~100kPa;

c) 热媒分配系统阻力根据系统大小宜取50kPa~200kPa。

5.2.13 热媒分配系统的管道设计及水力计算应符合GB 50736-2012中5.9和GB 50019-2015中5.8的规定。

5.2.14 管道中的“几”字弯应在最高点设置排气阀及相应的维修用阀门,“凹”字弯应在最低点设置排污阀。

5.3 室内散热系统

5.3 室内散热系统

5.3.1 室内散热设备承压能力应大于设计工作压力1.5倍,换热器之间内部水阻力差值应不大于15%,否则应在散热设备出水侧设流量调节装置。

5.3.2 结合建筑特点及用户使用需求,选择运行水温和温差相同或相近的散热设备。散热设备实际散热能力应不小于四周房间未供暖时热负荷的1.1倍。

5.3.3 设计运行温度与散热设备额定工况不符时,应按设计温度下的实际换热能力选择型号和数量。辐射供暖散热设备修正应符合JGJ 142-2012中3.4的规定,风机盘管和暖气片按产品修正资料修正,无资料参考时应按公式(1)修正。

式中:

Qhe——散热设备实际换热能力,单位为瓦(W);

tsw——散热设备设计供水与出水温度平均值,单位为摄氏度(℃);

te——散热设备额定供水温度与回水温度平均值,单位为摄氏度(℃);

tsa——室内设计温度,单位为摄氏度(℃);

qe——散热设备额定工况换热能力,单位为瓦(W)。

5.3.4 间歇性供暖场所宜采用风机盘管或空气处理机系统,风机盘管系统设计及选型应符合GB 50736-2012中7.3的规定。

5.3.5 民用建筑散热器供暖应符合GB 50736-2012中5.3.5~5.3.12的规定,工业建筑散热器供暖应符合GB 50019-2015中5.3的规定。辐射供暖设计应符合JGJ 142-2012中第3章的规定。

5.4 热源站安装场地要求

5.4 热源站安装场地要求

5.4.1 安装场地选址勘查时,安装场地周围环境应符合NB/T 10416-2020中5.1.1的规定。

5.4.2 流经安装场地的空气,在进出空气源热泵后单位时间提供的热量应大于第4章计算的热负荷。

5.4.3 安装场地为密闭空间时,空间内总热量(含辅助热源)应满足供热区域供热量需求。

5.4.4 安装基础应考虑通风、排水、隔震等要求,高度应大于当地历史最大积雪厚度+300mm,且不低于500m,承重能力应大于设备运行重量的1.5倍,支架、吊架和托架等承重能力应大于设备运行重量的4倍。

5.5 热源设备选型

5.5 热源设备选型

5.5.1 空气源热泵应根据实际运行工况、场地条件、用户控制要求及使用习惯进行选型,所选设备应符合安装场地的摆放空间、承载能力和空气质量等条件。

5.5.2 空气源热泵实际运行工况包含空气源热泵进风温度、进风相对湿度、出水温度、热媒传输损耗、化霜曲线、热泵运行温度范围和当地空气密度等,不同工况修正应符合以下规定:

a) 空气源热泵机组选型的环境温度宜考虑设备所处地理位置、通风条件和冷岛效应等造成机房周围环境的温降;

b) 空气源热泵出水温度宜考虑热媒传输损耗造成水的温降,温降按公式(2)计算;

c) 热媒传输损耗应根据管网保温及敷设环境情况单独计算,估算时应根据系统大小及保温情况取总热负荷的1%~3%;

d) 按热泵生产厂家提供的除霜曲线或衰减系数修正机组有效制热量,无资料时应按不大于90%进行修正,选型环境温度-15℃以下区域可忽略除霜影响;

e) 热泵在极限环境温度时最高出水温度应满足设计要求;

f) 高原空气稀薄地区,应考虑空气密度降低对设备运行的影响,选择可稳定运行的设备,并应按高原工况下实际制热能力进行选型。

式中:

△tc——系统传输平均温降,单位为摄氏度(℃);

Qc——热媒分配系统传输时损耗,单位为千焦(kJ);

cpw——当前工况下水的比热,单位为千焦每千克摄氏度(kJ/(kg·℃);

m——热媒分配系统中热水质量,单位为千克(kg)。

5.6 空气源热泵布置

5.6 空气源热泵布置

5.6.1 多台空气源热泵集中摆放时,摆放间距应满足维护要求,进风通道内有明显负压时应增设防进、排风短路措施。最小进风通道截面积应不小于公式(3)计算结果。

式中

A——进风通道与风速垂直方向上最小进风通道截面积,单位为平方米(m2);

Le——单台设备额定进风量,单位为立方米每小时(m3/h);

νmp——空气源热泵进风通道上最大风速,单位为米每秒(m/s),宜取1.5m/s~3m/s。

5.6.2 进风通道无法满足进风条件时,应设置补风或增加其它形式热源。

5.6.3 设备摆放场地应设可通风的安全防护措施,有效通风面积应不小于5.6.1中规定的最小面积要求的1.5倍。

《空气源热泵集中供暖工程设计规范》NB/T 10779-2021

5.7 冷凝化霜水系统

5.7 冷凝化霜水系统

5.7.1 冷凝化霜水应根据安装场地情况选择直接无害排放或收集后排放。

5.7.2 环境温度低于2℃场所,冷凝化霜水管道应在收集、传送和排放环节设置防冻措施,排放点不应对热泵运行和周围环境造成影响。

5.7.3 与其它排水设施连接时,应有足够的空气隔断层,连接的排水设施应有防冻设施。

5.7.4 直接排放冷凝化霜水管道支管的坡度应不小于3%,干管的坡度应不小于1%,整个系统应无积水位置。

5.7.5 冷凝化霜水管道水平超过5m应设通气孔,通气孔内径应不小于连接管道1/4且大于15mm,通气孔高出当地历史最大积雪厚度200mm以上,且应设置防尘、防雨雪倒灌措施。

5.7.6 冷凝化霜水的水平干管两端应设置维护口。

5.7.7 冷凝化霜水管道及连接配件的内径应满足所选空气源热泵在实际安装环境运行时产生冷凝化霜水量的排放要求。

5.8 热媒分配系统附属设备

5.8 热媒分配系统附属设备

5.8.1 闭式系统利用水箱蓄能时,水箱的有效容量应按其作用单独计算后取最大值:

a) 水箱以减少空气源热泵启动次数为目的时,其最小有效容量按公式(4)计算;

b) 水箱以缓解化霜时系统循环水温降为目的时,其最小有效容量按公式(5)计算。

式中:

Lmin——水箱最小有效容量,单位为立方米(m3);

k1——最短开关机时间,单位为小时(h),推荐取0.15h;

Ve——空气源热泵额定循环流量,单位为立方米每小时(m3/h);

Lc——系统循环管道及室内换热设备内总水量,单位为立方米(m3)。

式中:

Qe1——空气源热泵额定制冷能力,单位为千瓦(kW);

nw——参与化霜的空气源热泵数量,环温低于-5℃时,取满足-5℃热负荷的设备数量;

k2——每吨水上升或下降1℃所需热负荷,单位为千瓦每摄氏度吨[kW/(℃·t)],取1.163kW/(℃·t);

△tm——化霜时循环水温降,单位为摄氏度(℃),根据散热设备特点取值;

ρ——循环水初始温度下水的密度,单位为千克每立方米(kg/m3

5.8.2 水箱作为热水二次分配收集装置时,宜采用卧式、闭式水箱,空气源热泵的高温水出口应临近二次循环泵的热水吸入口,空气源热泵的循环泵吸入口与水箱的接口应临近用户侧低温回水。采用开式水箱时,水管进出口均应在水箱工作液面以下,且不小于1.5倍水管直径距离。

5.8.3 当各区域管路阻力相差较大或需要对供暖区域分别管理时,可按区域分别设置独立换热器进行独立循环。换热器两侧热源侧进水与用户侧出水温差应不大于3℃,否则应设温度补偿措施。

5.8.4 系统定压补水系统的补水量、补水点、补水泵、补水调节水箱、定压和膨胀设计等应符合GB 50736-2012中8.5.15~8.5.19的规定。

5.9 系统防冻

5.9 系统防冻

5.9.1 供暖期空气源热泵集中供暖系统所在地的环境温度低于2℃,应设置相应的防冻措施。

5.9.2 供暖系统应设置备用动力或应急热源,工艺性供暖要求场所,备用动力及应急热源应足额配置。备用动力或热源应与系统联动,故障时实时切换。

5.9.3 长时间不供暖场所,管网应设排水和充氮装置。

5.9.4 使用防冻液时,防冻液不应对管道及设备造成腐蚀,并应设置清洗阀门和管道。

5.9.5 使用膨胀水箱定压时,膨胀水箱应保温。膨胀水箱周围环境温度低于2℃,应采取加装伴热带或热水盘管等防冻措施。

5.9.6 软化水系统和补水定压系统应设置于环境温度不低于5℃处,否则应增设相应的防冻措施。

6节能与监控

6 节能与监控

6.1 空气源热泵节能控制系统应遵循以下运行原则:

a) 各区域室温不一致时,优先保证温度最低区域的温度达到设计温度,同时降低室温超过设定温度区域的循环流量,直至室温接近设定温度;

b) 各区域室温接近且高于设计温度时,应降低系统供水温度,直至室温接近设计温度。

6.2 监控系统应具有监测补水量、系统压力或供回水量等的漏水监控功能,并在发生漏水时报警。

6.3 异常断电时,监控系统应自动启动备用动力和备用热源,并远程报警。

6.4 民用建筑集中供暖系统热计量与室温调控应符合GB 50736-2012中5.10的规定,工业建筑集中供暖系统供暖热计量及供暖调节应符合GB 50019-2015中5.9的规定。

6.5 民用建筑集中供暖系统检测与监控应符合GB 50736-2012中9.1~9.4的规定,工业建筑集中供暖系统监测与控制应符合GB 50019-2015中11.1~11.3和11.7的规定。

7绝热与防腐

7 绝热与防腐

空气源热泵集中供暖系统的绝热与防腐应符合GB 50736-2012中第11章的规定。

《空气源热泵集中供暖工程设计规范》NB/T 10779-2021

8消声与隔震

8 消声与隔震

8.1 空气源热泵热源站运行时的边界噪声排放限值应符合GB 22337-2008中4.1的规定,室内设备运行时的噪声排放限值应符合GB 22337-2008中4.2的规定。

8.2 热源站进行隔震和消声处理时,应采用消声和吸声墙体材料,且隔音和消声设施不应影响热源站正常通风,设施有效进风面积应不小于5.6.1中规定最小进风通道截面积的1.2倍。

8.3 民用建筑集中供暖系统的消声与隔声应符合GB 50736-2012中10.2的规定,工业建筑集中供暖系统的消声与隔声应符合GB 50019-2015中12.2的规定。

8.4 民用建筑集中供暖系统的隔振应符合GB 50736-2012中10.3的规定,工业建筑集中供暖系统的隔振应符合GB 50019-2015中12.3的规定。

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