??“热泵热水器作为一种新兴制热水产品，其与电热水器、太阳能热水器的设计师完全不同的。那么，空气能工程该如何设计选型呢？1、确定设计参数
1）用水量，依据GB50015-2003 《建筑给水排水设计规范》(略）
2）补水温度：根据《建筑给水排水设计规范》中表5.1.4 确定
地区
地面水温度(℃)
地下水温度(℃)
黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北部分，宁夏偏东部分
4
6～10
北京、天津、山东全部，河北、山西、陕西的大部分，河北南部，甘肃、宁夏、辽宁的南部，青海偏东和江苏偏北的一小部分
4
10～15
上海、浙江全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部，湖南、湖北东部，河南南部
5
15～20
广东、台湾全部，广西大部分，福建、云南的南部
10～15
20
重庆、贵州全部，四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃秦岭以南地区，广西偏北的一小部分
7
15～20
3）气象参数：查当地气象网站
如：上海四季分明，夏季湿热，冬季寒冷，最冷1月平均气温4-7℃左右，全年平均气温15.8℃。，一年中日平均气温低于10℃天数约为105天；
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
平均气温
4.3
7.3
10.2
15.7
20.4
25.0
30.1
29.4
26.6
19.1
14.2
7.0
15.8
2、计算热水负荷 热水用量应按使用人数、卫生器具数及用水定额和使用水温来确定。
1、根据人数及床位数和其热水用水水量定额计算（常用）：
Q m=m×qr
式中：Q m——设计日热水用水量（L）；
qr——热水用水定额(见表)；
m——用水计算单位数(人)；
2、根据单位时间每个卫生器具用水定额计算：
Q m=Σm×qt ×T
式中： Q m——设计日热水用水量（L）；
qt——热水用水定额(见表1，表2)；
m——设计使用的卫生器具数量；
T——各卫生器具每日的使用时间。
3、确定工作时间 传统制热设备（锅炉设备）是有规范可依的，而热泵热水器作为一种新兴制热水产品，其与锅炉设备的制热方式是完全不同的，机组的产热量不能按照锅炉设备那样按小时产热量需满足每小时最大用水量的热量来确定，如果热泵也按照每小时最大用水量来确定机型，选择的机型太大，势必增加了初投资。就好比如今，市场上的电热水器，储水式和即热式的，储水式的需要一个水箱，体积稍大，即热式非常小巧，但它需要非常大的电功率，不仅加大了电网容量，也带来了一些不安全因素，而且设备也很昂贵。
所以，空气能热水设备的选型需根据设计运行时长，用日用水量除上运行时长，就是热泵每小时要产生的热水量。根据热水保障情况，建议空气能机组工作时间如下表：
序号
建筑物名称
热泵机组每天的运行时间（h/天）
备注
1
宾馆客房
三星级以上
≤8
含三星级
三星级以下
＜10，＞ 8
不含三星级
2
一般旅馆
＜12，≥8
3
住宅
≥10
4
学校（工厂宿舍）
≥12
5
医院
≤12，≥8
4、确定系统工作形式 应用热泵热水机组的工程系统有多种不同的形式。以下介绍两种机组供热水形式，即定时供水和全天候供水。
1）定时供水方式
水泵使水箱中的水经过机组中的套管换热器循环换热，水箱中的水温上升到55℃，机组停止，当水箱水位由于用水降低到下限水位，电磁阀开启补水，水位到达上限水位时，补水电磁阀关闭。此时机组启动加热。出水水位稍高于内循环泵在水箱上的接管。用水靠水的自重压出（或增压泵），系统用水不循环，用水干管的电磁阀在用水时间段内定时开启供热水。
系统特点：节能效果好，系统管网简单，控制简单，功耗小，但水箱体积大。
常见的使用范围：使用普遍，楼面须有位置放置设备，且能承重，供水要求不高须定时供热水的学校、工厂宿舍、发廊。
因该系统控制简单，可靠，成本低，也适用于一些小型宾馆。
2）全天候供水方式
系统开始阶段：补水电磁阀打开，当加热箱的水位达到下限水位时，机组启动给加热箱冷水循环加热，水箱水位到上限水位时，补水电磁阀关闭，其中手动补水的阀门是常闭状态。
系统加热放水阶段：当加热箱的水温加热到55℃时，放水电磁阀打开，把热水放到蓄水箱，当水位放到加热箱下限水位时，放水电磁阀关闭，同时补水电磁阀打开给加热箱补水，直到水位在加热箱上限水位时，补水电磁阀关闭，从而周而复始，直至蓄水箱的水位到达上限水位时，机组停止，当蓄水箱的水位降到下限水位，机组启动，加热箱继续给蓄水箱放热水。
蓄水箱恒温阶段：当蓄水箱的水温降到45℃时，加热泵启动，加热箱水位升高，从溢流管到蓄水箱，使蓄水箱的45℃的水与加热箱的水对流，同时加热箱的水温降到45℃机组启动把水温加热到55℃，机组停止。
水位要求：加热箱上限水位要求：平补水接管口位
加热箱下限水位要求：高于加热箱机组回水接管位置
加热箱下限水位需高于蓄水池上限水位，所以须架高加热箱
蓄热箱上限水位要求：平或低于蓄热箱溢水管
用水系统说明：用水点的用水靠水的自重压出，若管路复杂，水的自重不够压力到达最远用水点的情况下，在供水管上需设计外循环泵加压，同时取消回水泵，扬程只须克服系统最不利环路的管路阻力。
系统特点：解决了直接循环系统的蓄热水箱的终水温度高而能效比相对降低的问题，节能效果相当明显，系统控制先进，科学，但初投资相对较高。
常见的使用范围：楼面有位置放置设备，且能承重，用水要求高且全天供水的学校、工厂宿舍、大旅馆、大酒店、大医院等。
5、 功率计算，确定机型及数量水升温所需热量计算公式： Q＝M×C×（T1－T0）
Q――为水升温所需热量：J （最终换算为kw·h）
M――为水的质量：kg或L（升）
C――为水的比热容：4200J/（kg·℃）或1.16×10-3 kw·h /（kg·℃）
T1――为热水温度：℃
T0－－为冷水温度：℃
例如：某三星级宾馆如需30吨水，要求热水温度为55℃，水初始温度为15℃，其机组选型过程如下：
日用水总热负荷：Q=M×C×（T1－T0）
=30×103kg×1.16×10-3 ×（55℃－15℃）
=1400kw.h
1、机组选型：选用双志10P机组，输出功率为36千瓦。
2、确定工作时间：按照8小时计算
台数 N＝Q/(W*t)＝1400 ÷（36×8）＝4.86，选5台
注：计算过程中将管网的热损失忽略
6、 水箱 1）形状：
常用水箱形状有圆柱形、方形、矩形和球形，特殊情况下，也可根据具体条件设计成其它任意形状。
圆柱形水箱结构合理，节省材料，造价比较低，但有时布置不方便，占地较大。圆柱形水箱可立式或卧式安放。
方形和矩形水箱布置方便，占地面积小，但大型水箱结构较复杂，材料耗量较大，造价比较高，钢板水箱把加强肋放在水箱内部，则清洗困难，不利于防腐，而且加工也不方便。
2）材料：
内胆一般是采用1.0mm厚度304不锈钢内胆；外胆可以201不锈钢或者彩色钢板，水箱的保温一般采用50mm聚氨酯发泡保温。
3）是否承压：
承压式水箱，利用密闭水箱具有一定容积和水箱内空气的可压缩性，从而实现蓄水和可按进水管网压力供给热水，水箱的容量为一定，不能调节。通过进水管网的压力供给热水，不需要供水循环泵。目前承压水箱的承压设计为≤0.7MPa。型式多为圆柱型并使用不锈钢做材料。
非承压水箱，水箱顶部有通气管与大气连通，可通过浮球阀调节其存水量。需通过水箱与配水点的高度差或加压循环泵给水。
4）水箱设置：
为了使水箱达到设计功能，需在定制的时候要水箱制造厂家预留孔洞，主要有以下孔洞。
进水口：自来水进入水箱的孔。
出水口：热水箱供水口，为防止电加热干烧，出水口位置正常要比电加热安装位置要高。对定时供水客户，如学校、厂矿，出水口开在较底部；对于24小时供水用户，出水口可开在水箱中部；
排水口：用于检修时放空水箱，也用于清洗水箱时用；
回水口：管道定时或定温循环时，热水从出水口到用水管网后进入水箱的接口；
溢流口：防止浮球阀、水位控制装置损坏时水流入水箱顶部的保温层 ；
温度探头：检测水箱温度并输入信号给控制主板，正常安装在水箱中部；
电加热孔：辅助加热电加热棒的插孔，如果用户是商业性场所，暂时不安装电辅助也需要预留足够的电加热孔；
热泵加热循环出口：水从水箱进入主机加热；
热泵加热循环进口：经过主机加热的水进入水箱；
人孔：对一些大型水箱，方便从孔中进入水箱检修、排污或观察水箱内情况。
检修梯：一些大型水箱，如果高度过高，需要检修梯焊接在水箱外和水箱顶部。
吊耳：方便吊装。
5）常用水箱孔洞设置建议：
容量吨
形状
尺寸
预留接口
进水
出水
排水
回水
溢流
温度探头
电加热孔
循环进
循环出
1
圆-立式
Φ1150×1200
1个DN25
1个DN25
1个DN25
1个DN20
1个DN25
1个DN20
1个
1个DN20
1个DN20
1.5
圆-立式
Φ1150×1800
1个DN25
1个DN25
1个DN25
1个DN20
1个DN25
1个DN20
1个
1个DN20
1个DN20
2
圆-立式
Φ1150×2400
1个DN25
1个DN25
1个DN25
1个DN20
1个DN25
1个DN20
2个
1个DN20
1个DN20
3
圆-立式
Φ1400×2400
1个DN25
1个DN25
1个DN25
1个DN20
1个DN25
1个DN20
2个
1个DN25
1个DN25
4
圆-立式
Φ1580×2400
1个DN32
1个DN32
1个DN40
1个DN25
1个DN25
1个DN20
3个
1个DN25
1个DN25
5
圆-立式
Φ1700×2400
1个DN40
1个DN40
1个DN50
1个DN25
1个DN50
1个DN20
4个
1个DN32
1个DN32
8
圆-立式
Φ2200×2400
1个DN50
1个DN50
1个DN65
1个DN32
1个DN65
1个DN20
5个
1个DN32
1个DN32
10
圆-立式
Φ2500×2400
1个DN50
1个DN50
1个DN65
1个DN32
1个DN65
1个DN20
6个
1个DN32
1个DN32
6）水箱的容量计算：
对于定时供水场所，水箱容量就是设计容量；对于24小时供水的宾馆，理想的水箱容量设计是按照最大小时用水量乘以一定的保险系数，这也是空气能与太阳能区别（太阳能只能白天有太阳时加热，必须将热量存储在水中，空气能24小时均可以加热，需要的时候随时从空气中取）。如下公式计算
VS =Kh×V×t1/t
VS—— 储热水箱容积M3；
K —— 热水小时变化系数；
V —— 每天热水用量M3；
t1—— 高峰用水时间(2-4h)；
t —— 每天供水时间
某宾馆51个房间，用水量为12吨，高峰用水时间t1为2小时，每天供水时间t为24小时，小时变化系数按照下表：
居住人数
60
150
300
450
600
900
K
9.65
6.84
5.61
4.97
4.58
4.19
本宾馆入住人数为51×1.8=92人，K取8
将各参数代入计算公式：
VS =K×V×t1/t
=8×12×2/24
=8
计算下来水箱容量8吨即能满足，虽然计算如此，但是一般的用户还是认为水箱容量就是我们机组能提供的水量。目前非承压水箱的价格也不贵，所以我们还是提供用水量作为水箱容量。
7、 水泵
热水循环系统中循环水泵的选择，是根据计算后所确定的水泵流量和相应于该流量下所需的压力二个参数确定。一般小商用机组选用卧式离心热水泵，大商用机组选用立式离心式管道热水泵。
注意事项：
1、参照上图的选型曲线，流量不能选择最大流量，而是根据流量对应扬程的曲线选择水泵。
2、如投资允许，应在水系统上设计1台备用泵，以确保水泵保养维修时的循环。
3、在选择水泵时要注意水泵壳体和填料所承受的压力。
4、另外还应遵循以下原则：
效率高：大泵、单泵的效率常常大于小泵、多泵的效率。
造价低：小泵、单泵的造价一般小于大泵、多泵的造价。
寿命长：转速小、允许吸上真空高度值大的水泵一般寿命大于转速大、允许吸上真空度小。
噪声低：一般低转速水泵噪声低于高转速水泵，离心泵的噪声低于活塞泵，变频泵的噪声低于工频泵。
根据流量和扬程参数，建议威乐和新界的水泵型号如下：
机型型号
单台机组水循环流量(m3/h)
1台
2台并联
3P
＞2.4
PUN-200E
PH-254E
5P
＞4.0
PUN-600E
PH-253E
10P
＞7.8
PH-253E
PH-1500Q
20P
＞18
PH-1500Q
IPL40/160
8、供回水 1、供水增压泵选择
1）计算秒流量（可查《建筑给水排水设计手则》得到）：
Qg=α·0.2＋KNg
式中 Qg——计算管段的热水设计秒流量（L/S）；
Ng——计算管段的热水给水配件的当量总数（查《建筑给水排水设计则》）；
α、K——根据建筑物用途而定的系数。
2）确定扬程：
沿程阻力计算公式：hf=
局部阻力计算公式：
式中： l——管长；
d——管径；
v—— 断面平均流速；
g——重力加速度；
λ——沿程阻力系数(可查表得到)；
——局部阻力系数(可查表得到)。
3)总水头损失（水泵只需克服最不利点的最不利环路阻力）：
H=h1＋h2＋h3＋h4 式8
h1——出水龙头的压出水头（一般按2m计）；
h2——沿程阻力（可按100m水管按5-8m扬程估算）；
h3——局部阻力（可按沿程阻力的25-30%估算，最不利环路较短时按沿程阻力的40-60%估算）；
h4——水泵到最高用水点的几何高度（闭式系统和靠水重力供水的系统不计几何高度）；
镀锌钢管内水流量和单位长度阻力损失
钢管公称直径（mm）
流量m3/h
沿程阻力（kPa/100m）
15
0-0.05
0-60
20
0.45-1.2
10-60
25
0-2
0-43
32
2-4
11-40
40
3-5
10-40
50
5-10
10-40
65
8-16
10-40
80
15-30
10-40
100
30-60
10-40
2、回水泵
回水泵的作用是管网的恒温，主要是从系统节能角度考虑而设计；一般给水增压泵的输入功率都比较大，而热水系统管网在用水量少或不用时，管网存水水温会下降，此时如果用给水增压泵作回水恒温作用，运行费用就会大增；而回水泵所需流量小，低杨程，所以输入功率小，相应运行费用就会少。
1）流量
系统确定了回水管道的管径后，得到回水管的流速，再计算出系统管网内的可存水体积，然后可根据
公式Q=V·m
Q——流量；
V——流速；
m——管道的截面积
2）扬程
计算回水管网的局部阻力和沿程阻力即可（同供水增压泵）
3、供回水管的确定
1）确定供水管径
首先根据建筑物性质和卫生器具当量数量来计算各段的设计秒流量，
Qg=πD2U/4
式中：Qg—计算管段的设计秒流量（m3/s）
D—计算管段的管径（m）
U—计算管段的流速（m/s）
生活给水管道的水流速
管道公称直径（mm）
15--20
25--40
50--70
≥80
水流速度（m/s）
≤1.0
≤1.2
≤1.5
≤1.8
与管网连接的管径（秒流量）按所选水泵的流量参考上面计算公式确定
2）回水管径
根据配水管径设计回水管径 表11
配水管径（mm）
20-25
32
40
50
70-80
100
回水管径（mm）
20
25
25
32
40
50
3）管材的材料
热水管的材质有薄壁不锈钢管，薄壁铜管，镀锌钢管、塑料金属复合管，PP-R、PE-X热水管。
正常使用的是PP-R管，有条件时可选择薄壁不锈钢管做热水管，其有强度高受温度变化的影响小，热传导率低，只有镀锌钢管的1/4，铜管的1/25；管壁光滑卫生性能好，阻力小。应尽量不要使用冷镀锌钢，因其耐腐蚀性能差。
4）PP-R管
PP-R管又叫三型聚丙烯管，采用无规共聚聚丙烯经挤出成为管材，注塑成为管件，它具有较好的抗冲击性能和长期蠕变性能。
市面上销售的PPR管主要有两种颜色，白色（如皮尔萨）和灰色（如白蝶、伟星、日丰），主要是所用原材料PPR粒子的不同造成的。购买这些PPR时应注意壁厚和适合冷水还是热水。
5）热水系统采用的管材，应符合现行产品标准的要求。管道的工作压力和工作温度不得大于产品标准标定的工作压力和工作温度。热水管道应选用耐腐蚀和安装连接可靠的管材。
