发布者：蓝焰高科
1.工程概况
北京某办公楼客房需要提供热水，该客房有100人次需要热水，设有洗澡房20间，健身房1间并带有洗澡间，设有20个卫生间并带有洗手盆，2楼设有食堂，供100位员工用餐洗菜洗碗，热水输送管道已经预埋完毕，管道长约250米，预计热损耗在15-28kW。本方案中客房使用北京自来水水源。
2.气象参数
北京市，冬季空气调节室外计算温度为-12℃，冬季空气调节室外计算相对湿度为37%，冬季室外平均风速2.8m/s。夏季空气调节室外计算干球温度为33.2℃，夏季空气调节室外计算湿球温度26.4℃，夏季通风室外计算温度30℃，夏季通风室外计算相对湿度为64%，夏季室外平均风速1.8～3m/s。
3.设计依据
（1）GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 ；
（2）GBT 22069-2008 《燃气发动机驱动空调（热泵）机组》 ；
（3）GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》 ；
（4）《实用制冷与空调工程手册》 ；
（5）《空气调节用制冷技术》（第四版）；
（6）《小型制冷装置设计指导》 ；
（7）根据用户所提要求。
4.设计计算
（1）日用热水量计算
根据工程概况，日用水量包括21个洗澡间的用水量T1，20个卫生间洗手盆用水量T2以及餐厅洗涤用水量T3。根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》表5.1.1-1热水用水定额，有
洗澡间用水量：T1=140L/人×100人=14000L（40℃热水），约60℃热水8.4；
洗手盆用水量：T2=3L/次×15次×20个=900L（30℃热水），约60℃热水0.4t；
餐厅用水量：T3=10L/天×100人=1000L（60℃热水），约60℃热水1.0t；
故总计日用水量约9.8t，热水温度为60℃。
（2）设计小时耗热量确定
对于全日供应热水的客房，其集中热水供应系统的设计小时耗热量应根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》公式5.3.1-1计算：
式中：
Qh ——设计小时耗热量（kJ/h）；
m——用水计算单位数（人数或床位数）；
qr ——热水用户定额（L/人·d或L/床·d）；
C ——水的比热，C=4.187（KJ/kg·℃）
tr ——热水温度（ tr =60℃）；
tl ——冷水温度；
pr ——热水密度（1kg/L）；
T——每日使用时间（h）；
Kh ——小时变化系数。
根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》表5.1.1-1热水用水定额，查得宾馆客房的热水用水定额为每床位每日的最高日用水定额为120～160L，使用时间为24h。
根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》表5.1.4冷水计算温度（℃），查得北京市地下水冷水温度为10℃。
根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》表5.3.1热水小时变化系数Kb值，查得对于宾馆热水用水定额为120～160[L/床·d]，使用床数≤150的情况，小时变化系数Kb为3.33。
带入以上数据有：
由上可知，考虑28kW管道热损失，设计小时耗热量为Qh为141kW。
(3）设计小时供热量确定
采用空气源燃气热泵热水机组，设计小时供热量应根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》公式5.4.2B-1计算：
式中：
Qg ——空气源热泵设计小时供热量（kJ/h）；
qr ——热水用水定额（L/床·d）（根据要求取下限值qr =120L/床·d）；
m——用水计算单位数（人数或床位数）（取m=20床位）；
tr ——热水温度，（tr =60℃）；
tl ——冷水温度（tl =10℃）；
T——热泵机组设计工作时间（h/d），取值范围12h～20h，取T=15h；
k1——安全系数，k1=1.05～1.10（取k1=1.05）。
代入以上数据得：
(4）生活热水贮热水箱计算
根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》要求，空气源燃气热泵热水供应系统应设置贮热水箱，其计算公式如下：
式中：
Qh——设计小时耗热量（kJ/h）；
Qg——设计小时供热量（kJ/h）；
tr——热水温度，（tr=60℃）；
tl ——冷水温度（tl=10℃）；
C——水的比热，C=4.187（KJ/kg·℃）;
Pr——热水密度（1kg/L）；
Vr——贮热水箱（罐）总容积（L）；
T——设计小时耗热量持续时间（h）；（取T=4h）
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；（选贮热水箱，取η=0.80）
k2——安全系数，k2=1.10～1.20。（取k2=1.20）
代入以上数据得生活热水贮热水箱总容积为:
故采用3t贮热水箱即可。
（5）计算结果及燃气热泵机组选型
综上所述，该工程有21洗澡房（20个洗澡房和健身房带一个洗澡间），以及一个员工餐厅，每天总共需要供60℃的热水9.8t，同时需要3t贮热水箱，机组运行15h（运行时间可调整），故需机组功率为113kW，考虑到28kW的管道热损失，选GEHP-KXLY-195型空气源燃气机热泵1台即可满足需求。
GEHP-KXLY-195外形尺寸
5.用气量计算
每天将5.2t的自来水从10℃加热到60℃，所需要的热量由下式计算:
式中:
Q ——所需的热量（kJ）；
Cp——水的定压比热容，4.187kJ/(kg/℃)；
m——水的质量（kg），根据要求可知m=9800kg；
△t——水的温差（℃），根据要求可知△t=60－10=50℃
代入数据可得Q=2.1×106kJ。
燃气发动机一次能源利用率PER为1.3。故全年供热水需要燃气量为2.1×106×365÷1.3÷36000=16378m3，年运行燃气费用约45859元。
若采用燃气锅炉，锅炉热效率为η=0.90，故全年供宾馆热水需要燃气量为2.1×106×365÷0.9÷36000=23657m3，年运行燃气费用约66241元。
两者对比如下表所示：
6.燃气热泵热水机组工程示例图
燃气热泵热水机组工程示例图
/END/
燃气空气源热泵主要应用场景：
一）空调领域
1、舒适空调：需要供冷供暖各类建筑，如宾馆、酒店、写字楼，医院、学校、住宅小区、商场超市、城市综合体、物流园、工业园区厂房、车间。
2、净化空调：医院、净化车间等需要恒温恒湿净化的场所。
3、工艺空调：工厂工艺降温冷却。
二）供热、卫生热水领域
1、大面积集中供热、游泳池、住宅小区、医院，学校，写字楼、宾馆酒店、别墅、农村住宅、工厂车间。
2、生产工艺加热及热水，各类需要热水和清洗的车间、洗浴场所等。
三）农业种植、养殖及烘干领域
1、花卉、蔬菜、水果种殖大棚加热（降温）恒温恒湿。
2、各种菌类种植恒温恒湿，二氧化碳含量控制。
3、鸡、鸭、鹅、猪、牛等动物饲养场所恒温通风。
4、海水养殖池水加热恒温。
5、各类农副产品、工业品、污泥等需要烘干的产品。
四）冷冻冷藏冷链物流领域
1、化工医药：化工、医药生产工艺，用于精细化工反应冷却及温度控制。
2、低温冷藏物流业：保鲜库、化学品恒温库、大中小冷藏库。
3、食品工业：水饺、面食、鱼丸、料理食品等系统。
4、农业：生物环境温控、谷物冷却、恒温恒湿库、气调保鲜库、果品催熟库。
5、宰杀加工业：鸡、鸭、鹅、猪、牛等，肉类冷藏保鲜。
6、建筑业：游泳场、人工造雪、滑冰场等。
1.工程概况
北京某办公楼客房需要提供热水，该客房有100人次需要热水，设有洗澡房20间，健身房1间并带有洗澡间，设有20个卫生间并带有洗手盆，2楼设有食堂，供100位员工用餐洗菜洗碗，热水输送管道已经预埋完毕，管道长约250米，预计热损耗在15-28kW。本方案中客房使用北京自来水水源。
2.气象参数
北京市，冬季空气调节室外计算温度为-12℃，冬季空气调节室外计算相对湿度为37%，冬季室外平均风速2.8m/s。夏季空气调节室外计算干球温度为33.2℃，夏季空气调节室外计算湿球温度26.4℃，夏季通风室外计算温度30℃，夏季通风室外计算相对湿度为64%，夏季室外平均风速1.8～3m/s。
3.设计依据
（1）GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 ；
（2）GBT 22069-2008 《燃气发动机驱动空调（热泵）机组》 ；
（3）GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》 ；
（4）《实用制冷与空调工程手册》 ；
（5）《空气调节用制冷技术》（第四版）；
（6）《小型制冷装置设计指导》 ；
（7）根据用户所提要求。
4.设计计算
（1）日用热水量计算
根据工程概况，日用水量包括21个洗澡间的用水量T1，20个卫生间洗手盆用水量T2以及餐厅洗涤用水量T3。根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》表5.1.1-1热水用水定额，有
洗澡间用水量：T1=140L/人×100人=14000L（40℃热水），约60℃热水8.4；
洗手盆用水量：T2=3L/次×15次×20个=900L（30℃热水），约60℃热水0.4t；
餐厅用水量：T3=10L/天×100人=1000L（60℃热水），约60℃热水1.0t；
故总计日用水量约9.8t，热水温度为60℃。
（2）设计小时耗热量确定
对于全日供应热水的客房，其集中热水供应系统的设计小时耗热量应根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》公式5.3.1-1计算：
式中：
Qh ——设计小时耗热量（kJ/h）；
m——用水计算单位数（人数或床位数）；
qr ——热水用户定额（L/人·d或L/床·d）；
C ——水的比热，C=4.187（KJ/kg·℃）
tr ——热水温度（ tr =60℃）；
tl ——冷水温度；
pr ——热水密度（1kg/L）；
T——每日使用时间（h）；
Kh ——小时变化系数。
根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》表5.1.1-1热水用水定额，查得宾馆客房的热水用水定额为每床位每日的最高日用水定额为120～160L，使用时间为24h。
根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》表5.1.4冷水计算温度（℃），查得北京市地下水冷水温度为10℃。
根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》表5.3.1热水小时变化系数Kb值，查得对于宾馆热水用水定额为120～160[L/床·d]，使用床数≤150的情况，小时变化系数Kb为3.33。
带入以上数据有：
由上可知，考虑28kW管道热损失，设计小时耗热量为Qh为141kW。
(3）设计小时供热量确定
采用空气源燃气热泵热水机组，设计小时供热量应根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》公式5.4.2B-1计算：
式中：
Qg ——空气源热泵设计小时供热量（kJ/h）；
qr ——热水用水定额（L/床·d）（根据要求取下限值qr =120L/床·d）；
m——用水计算单位数（人数或床位数）（取m=20床位）；
tr ——热水温度，（tr =60℃）；
tl ——冷水温度（tl =10℃）；
T——热泵机组设计工作时间（h/d），取值范围12h～20h，取T=15h；
k1——安全系数，k1=1.05～1.10（取k1=1.05）。
代入以上数据得：
(4）生活热水贮热水箱计算
根据GB 50015-2003(2009年版) 《建筑给水排水设计规范》要求，空气源燃气热泵热水供应系统应设置贮热水箱，其计算公式如下：
式中：
Qh——设计小时耗热量（kJ/h）；
Qg——设计小时供热量（kJ/h）；
tr——热水温度，（tr=60℃）；
tl ——冷水温度（tl=10℃）；
C——水的比热，C=4.187（KJ/kg·℃）;
Pr——热水密度（1kg/L）；
Vr——贮热水箱（罐）总容积（L）；
T——设计小时耗热量持续时间（h）；（取T=4h）
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；（选贮热水箱，取η=0.80）
k2——安全系数，k2=1.10～1.20。（取k2=1.20）
代入以上数据得生活热水贮热水箱总容积为:
故采用3t贮热水箱即可。
（5）计算结果及燃气热泵机组选型
综上所述，该工程有21洗澡房（20个洗澡房和健身房带一个洗澡间），以及一个员工餐厅，每天总共需要供60℃的热水9.8t，同时需要3t贮热水箱，机组运行15h（运行时间可调整），故需机组功率为113kW，考虑到28kW的管道热损失，选GEHP-KXLY-195型空气源燃气机热泵1台即可满足需求。
GEHP-KXLY-195外形尺寸
5.用气量计算
每天将5.2t的自来水从10℃加热到60℃，所需要的热量由下式计算:
式中:
Q ——所需的热量（kJ）；
Cp——水的定压比热容，4.187kJ/(kg/℃)；
m——水的质量（kg），根据要求可知m=9800kg；
△t——水的温差（℃），根据要求可知△t=60－10=50℃
代入数据可得Q=2.1×106kJ。
燃气发动机一次能源利用率PER为1.3。故全年供热水需要燃气量为2.1×106×365÷1.3÷36000=16378m3，年运行燃气费用约45859元。
若采用燃气锅炉，锅炉热效率为η=0.90，故全年供宾馆热水需要燃气量为2.1×106×365÷0.9÷36000=23657m3，年运行燃气费用约66241元。
两者对比如下表所示：
6.燃气热泵热水机组工程示例图
燃气热泵热水机组工程示例图
/END/
燃气空气源热泵主要应用场景：
一）空调领域
1、舒适空调：需要供冷供暖各类建筑，如宾馆、酒店、写字楼，医院、学校、住宅小区、商场超市、城市综合体、物流园、工业园区厂房、车间。
2、净化空调：医院、净化车间等需要恒温恒湿净化的场所。
3、工艺空调：工厂工艺降温冷却。
二）供热、卫生热水领域
1、大面积集中供热、游泳池、住宅小区、医院，学校，写字楼、宾馆酒店、别墅、农村住宅、工厂车间。
2、生产工艺加热及热水，各类需要热水和清洗的车间、洗浴场所等。
三）农业种植、养殖及烘干领域
1、花卉、蔬菜、水果种殖大棚加热（降温）恒温恒湿。
2、各种菌类种植恒温恒湿，二氧化碳含量控制。
3、鸡、鸭、鹅、猪、牛等动物饲养场所恒温通风。
4、海水养殖池水加热恒温。
5、各类农副产品、工业品、污泥等需要烘干的产品。
四）冷冻冷藏冷链物流领域
1、化工医药：化工、医药生产工艺，用于精细化工反应冷却及温度控制。
2、低温冷藏物流业：保鲜库、化学品恒温库、大中小冷藏库。
3、食品工业：水饺、面食、鱼丸、料理食品等系统。
4、农业：生物环境温控、谷物冷却、恒温恒湿库、气调保鲜库、果品催熟库。
5、宰杀加工业：鸡、鸭、鹅、猪、牛等，肉类冷藏保鲜。
6、建筑业：游泳场、人工造雪、滑冰场等。
