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空气源热泵热水机工程应

发布时间:2020-06-01 03:15

  空气源热泵热水机工程应。空气源热泵热水机的工程应用 [摘 要] 介绍了空气源热泵热水机的工作原理和特点,将空气源热泵热水机与其它热水加 热设备的经济性以图表的形式作对比分析。最后结合工程实例,介绍了在实际工程中热水用 量的

  空气源热泵热水机的工程应用 [摘 要] 介绍了空气源热泵热水机的工作原理和特点,将空气源热泵热水机与其它热水加 热设备的经济性以图表的形式作对比分析。最后结合工程实例,介绍了在实际工程中热水用 量的计算,以及空气源热泵热水机组的选型。 [关键词] 空气源热泵热水机、逆卡诺循环、太阳能 一、引言 我国拥有丰富而多样的能源资源,但人均能源资源大大低于世界的平均水平,据美国某 杂志计算,在 2002 年中国石油人均储量为 2.9 吨,仅为世界平均值的 11.6%。另一方面, 中国的能源利用效率很低(见表 1)。随着中国城乡建筑的迅速发展,人们生活水平迅速提 高,家用卫生热水的需求量也越来越大。在 20 世纪 80 年代中期开始,各种家用热水器应运 而生,其中有电热水器、煤气热水器、太阳能热水器等,各种热水器在家庭中的使用正日益 普遍,能源浪费也越来越严重。 近几年空气源热泵热水机组的出现,在节能、环保、安全方面具有很多的优点,在家用 和商用制取生活热水方面,得到了大力的发展和应用。 中国与发达国家能量设备效率比较(%) 表1 能量设备名称 中国 发达国家 火电 28.5 36~38 工业锅炉 55~65 80~85 泵 65~80 78~90 风机 65~70 80~90 二、空气源热泵热水机的工作原理 空气源热泵热水机从低温空气中吸热,然后转移到高温的储水箱中,将热水储存在水箱 中已备后用,从原理上来说,它与制冷机相同,都是根据逆卡诺循环原理工作。但是,两者 工作的温度范围和要求的效果不同,制冷装置是将低温物体的热量传递给环境,以造成低温 环境,热泵热水器则是从空气中吸取热量,并将它传递给水以生产生活热水。热泵热水器主 要由压缩机、带有冷凝器的热水器(相当于制冷循环的冷凝器)、节流元件、蒸发器和温度 控制装置等组成。空气源热泵热水机系统原理图: 压缩机 高温 热水 室 外吸 入 空气 空气 交换机 水热交 换器 水箱 热水 低温 膨胀阀 冷水 空气源热泵热水系统工作时采用电能驱动,通过制冷剂把空气中难以利用的低品位热能 吸收,提升为可用的高品位热能对水进行加热。当热水温度达到所设定温度(控制终温)时, 压缩机停止运行,反之,当热水温度降到所设热水温时,压缩机重新启动工作,将热水箱的 热水温度升高,使其温度恒定在一定的范围。 三、几种常用热水器的对比分析 目前,市场上热水器的主流产品包括电、燃气、和太阳能三大类。它们都是有一定的优 势,但从实际使用看也存在着很大的不足。例如燃气热水器的优势是设备间单,体积小,运 行费用较低,它的缺点主要是表现为系统效率低,并且在燃烧不充分时产生 CO 等有害气体, 不易调温,需定期除垢等。电热水器的优点主要是初期投入小,设备简单,操作方便,缺点 是,能耗大,设备必须采取一定的安全措施以防漏电对人身造成的伤害。太阳能热水器的主 要优点表现为运行费用低,节能、环保、不占据室内的空间,设备简单、操作维修方便等, 是一种新型的绿色产品。它主要缺点为初期投入大,系统总的效率低,太阳能本身具有的间 歇性,不稳定性及区域性大等缺陷使其不能全面普及。 用空气源热泵制取生活热水在国内刚刚起步。但由于其高安全、高节能、寿命长、不排 放毒气等诸多优点,以及可以有效地解决目前国内有关部门对节约能源、环保、安全等各方 面较棘手的问题,而受到社会各方面的广泛关注。空气源热泵热水机与其它热水加热设备运 行费用比较(见表 2) 几种热水加热设备运行费用对比表 表2 供热方式 热泵热水器 燃气热水器 燃油热水器 电热水器 太阳能 加热一吨水所需的热量:1000kgX(60-20)X1=40000kcal 能源种类 电 液化气 轻柴油 电 电(辅助) 能源热值 860kcal/度 12000kcal/kg 10300kcal/kg 860kcal/度 860kcal/度 热效率 380% 80% 80% 95% 95% 能源消耗量 12.2 度 4.2kg 4.85kg 49 度 17 度(按 35%计算) 能源单价 0.64 元/度 4.7 元/度 3.9 元/度 0.64 元/度 0.64 元/度 能源费用 7.8 元 19.7 元 18.9 元 31.4 元 10.9 元 使用年限 10~15 年 8~10 年 8~10 年 8~10 年 8~10 年 运行成本比较:热泵热水器运行成本最低,比电热水器节省 75%,比燃气热水器节省 60%,比燃油热水器节省 60%,相当于太阳能热水器。 运 100% 行 费 用 65.8% 45% 31.5 % 25% 电加热器 燃油水炉 液化气 太阳能 空气源热泵 初期投资比较:热泵热水器的设备初投资跟太阳能系统差不多,比燃油炉贵。但其综合 投资相对来说比较划算,因为燃油炉会需要设专用设备房,而热泵机组不需专用机房,占地 面积小,可灵活布置。澳门网址。燃油炉对于环保有要求的还会需要排污处理费用,而热泵热水机组无 此项费用。燃油热水炉还需储油罐和输油管,输油泵以及消防措施等,所以其综合投资也高。 另外,空气源热泵热水机的使用寿命与上述几种热水设备相比均长 3~5 年。 四、空气源热泵热水机的特点 1、适用范围广: 空气源热泵热水机应用较广,能用于温度要求低于 65°C 的热水系统,如沐浴、桑拿、 游泳池、沐足、美容美发、农业养殖等。热泵热水器能效比高,更节能。 2、高效节能: 空气源热泵热水器采用热泵原理加热水温,使能效比可达 4.2 以上,其耗电量是同等容 量电热水器的1/4,是燃气热水器的1/3。可节省可观的运行费用,短期可收回初投资。 3、绿色环保: 使用清洁能源,不会产生废气、废水、废渣,对空气不产生热效应。使用环保热媒,不 含 CFC,不会对大气臭氧层产生破坏。 4、经久耐用: 热泵热水器保护功能齐全,它的整机寿命与中央空调相当,在正常情况下,可使用 15 年。因其原理与空调一样,所以操作方便、维护费用也较低。 5、安全可靠: 热泵热水器采用制冷工质加热水,不用燃气,水电完全隔离,完全消除普通热水器中有 易燃、易爆、触电、煤气中毒等安全隐患,可称得上当今世界上最安全的热水设备之一。 6、方便舒适: 24 小时全天候为用户提供生活用热水,用户随时都能享受到空气源热泵热水机组热水的 舒适。 五、工程应用 1、项目概况:本工程位于华东地区,场所为二层的洗浴中心,内设有喷淋头60个,使用 人数在300~600人,业主的主要使用时间集中在下午2点至晚上10点。 2、设计依据及范围: A.本工程依据业主提供的要求; B.芬尼克兹空气源热泵热水机性能特点; C.根据国家规定的供热水标准设计规范进行设计; E.国家现行的其他相关规范及措施。 F. 设计思想对整个热水系统要求投资经济、运行节能、品质高档、操作简单、维护方便。 3、当地气象参数 夏季:室外干球温度: 35.7℃; 室外日平均温度: 31.5℃; 室外湿球温度: 28.5℃; 相对湿度: 80%; 冬季:室外干球温度: -4℃; 气压:1020.9 mbar; 相对湿度: 77%; 4、选型计算: 整个系统由水箱、空气源热泵热水机、水管、循环泵、电磁阀、智能控制器及一些检 测控制元件组成:热泵热水机通过高效压缩机做功,把从蒸发器吸收的热量通过冷媒传到高 温水冷凝器中释放给被加热的水,从而实现加热“热水”的目的。储水箱中热水通过必要的控 制,可实现对用水点全天候供水或定时供水。 1)、日用水量计算: 根据甲方提供的条件和要求,热水温度设为60℃,有公式:Qr=H×Kr×L×N×b 式中 Qr - 设计日用水量; H - 集中用热水时间,取8小时; Kr - 热水混合系数=(th-tl)/(tr-tl),取0.6; L - 热水小时用水定额,取200L/h; N - 喷淋头个数,取60个; b - 同时使用系数,取0.7; 将上述数值代入得 Qr = H×Kr×L×N×b = 8×0.62×200×60×0.7 = 41664 L 2)、热水机组选型计算: ①、空气源热泵热水机组选型重点在于冬季能满足高峰期的热水使用量。 冬季室外环境温度较低时,设自来水进水温度5℃时,热水出水温度60℃、即需温升55℃ 高峰期加热热水所需总热热量为: 41664 L×55℃=2291520 kcal ②、设备选型: PHNIX(芬尼克兹)空气源热泵热水机 PASHW130S-B 单台机组额定制热量 为 38.7大卡,设机组每天只在需要是开启,即每天需机组运行的时间按12个小时计算, 设备台数 = 2291520kcal÷(38700kcal×12) = 4.93 ≈ 5台 由计算得出,选用PHNIX(芬尼克兹)空气源热泵热水机组 PASHW130S-B 共5台。即使在 冬季室外环境温度-10℃以上的条件下,空气源热泵热水机组仍然能够正常工作,保证 源源不断的提供用户所需的生活热水。 3)、保温水箱的选择: 热水机组每天只在需要是开启,每天需机组运行的时间按12个小时计算,由于5台热水机 组每小时可供热水约3.52吨,用水高峰时间集中在下午8点至晚上10点内,5台机组在8个小时 内共可生产热水约28吨,为满足高峰用水量及考虑同时使用量,故选用1个15吨的不锈钢保 温水箱就可满足要求。 安装示意图: 4).空气源热水机的连接管道采用PP-R管,所有热水管道必须做好保温,以保证热量不被散 失。 5)、合理建议: ①.选择质量好,保温系数好的保温水箱注意管路的保温,由于是常年使用,这部分投资 是划算的。 ②.如果当地有波谷用电政策,尽量在用定时运行,可节省大量的电费; ③.尽量让机器在白天工作,一般白天气温高,这时工作,能效更高; ④.在满足需求的情况下,较低的出水温度能获得更高的能效,建议用户出水温度调至50℃ 或55℃。 六、总结 空气源热泵热水器是利用了空气内热能作为冷热源,进行能量交换的热水供应系统。空 气无处不在,它是一种清洁的可再生能源。因此,热泵热水器,是一种可持续发展的“绿色 装置”。空气源热泵热水器可以解决太阳能热水器在城市发展的困境。预计未来三至五年市 场占有率可望达到 10%-20%。在不久的将来,空气源热泵热水器将成为热水设备主流产 品,市场前景非常广阔。空气源热泵热水器将会以其特有的优势成为 21 世纪热水器市场上 一颗耀眼的明星。