中央熱水工程：空氣能中央熱水工程案例解析
開平市翠山湖空氣能中央熱水系統(tǒng)工程為典型的純熱泵熱水系統(tǒng)，本文將從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行原理及經(jīng)濟(jì)效益等方面進(jìn)行全面解析，介紹關(guān)于宿舍樓空氣源熱泵系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法。
關(guān)鍵詞：空氣源熱泵熱水系統(tǒng)
1、工程概況
開平市翠山湖空氣能中央熱水系統(tǒng)工程項(xiàng)目主要為宿舍提供日常生活用熱水。本項(xiàng)目采用節(jié)能高效的空氣源熱泵輔助加熱系統(tǒng)，共有七幢宿舍樓，分別是D1、D2、D3、E1、E2、E3、E5，以下為每棟樓的用水量情況：
D1幢宿舍樓：五層半用水，每人每日用水35Kg，總用水量為21噸(55℃)。
D2、D3、E3、E5幢宿舍樓：每幢宿舍樓每人每日用水35Kg，總用水量為18噸(55℃)。
E1幢宿舍樓：六層樓用水，每人每日用水35Kg，總用水量為21噸(55℃)。
E2幢夫妻房宿舍樓：六層樓用水，每人每日用水40Kg，總用水量為7噸(55℃)。
2、氣象參數(shù)
開平位于廣東省中南部、珠江三角洲西南面，毗鄰港澳，北距廣州市110公里，地跨東經(jīng)112°13’～112°48’，北緯21°56’～22°39’，東北連新會(huì)，正北靠鶴山，東南近臺山，西南接恩平，西北鄰新興。開平市屬南亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候區(qū)，年均氣溫21.5度，年降雨量1700-2400毫米。
3、設(shè)計(jì)規(guī)范
《熱泵供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝及工程驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》GB/T18713-2002
《空氣能熱泵技術(shù)條件》GB/T6424
《空氣能熱泵性能實(shí)驗(yàn)方法》GB/T4271-2000
《空氣能熱泵系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)》QB/T15816-2004
《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/50015-2009
《民用建筑電器設(shè)計(jì)規(guī)范》JBJ/T16
《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50242-2002
4、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本項(xiàng)目每棟樓設(shè)計(jì)一套獨(dú)立的太陽能熱水系統(tǒng)，根據(jù)用戶用水習(xí)慣，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用定時(shí)供水系統(tǒng)，通過現(xiàn)場勘查及根據(jù)甲方要求，D2、D3、E3、E5幢宿舍樓，設(shè)計(jì)安裝3臺6噸不銹鋼臥式保溫水箱，每臺水箱配置一臺型號為SYE-SKR-07的空氣源熱泵，D1、E1幢宿舍樓設(shè)計(jì)安裝3臺7噸不銹鋼臥式保溫水箱，每臺水箱配置一臺型號為SYE-SKR-07的空氣源熱泵，E2幢夫妻房宿舍樓則設(shè)計(jì)安裝1臺7噸不銹鋼臥式保溫水箱，水箱配置一臺型號為SYE-SKR-07的空氣源熱泵，空氣源熱泵參數(shù)如表1所示。
此配置根據(jù)國家規(guī)范要求及系統(tǒng)定時(shí)段供55℃的熱水所需制熱時(shí)間不超過12小時(shí)計(jì)算，因此無論陰雨天還是氣候溫度低（-5℃以上）的情況下都能完全滿足用戶用水需求。當(dāng)某臺空氣源熱泵檢修時(shí)，其余空氣源熱泵至少能滿足制供≥50%的熱水量，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。
閥門、管材及配件是系統(tǒng)工程中很重要的一部分，本項(xiàng)目中的管材均使用的是優(yōu)質(zhì)的PPR熱水管，該類型的熱水管道能承壓2.0MPa，滿足熱水的輸送。保溫采用PEF保溫材料，外包鋁皮防護(hù)，也極其美觀。
表1選用空氣源熱泵參數(shù)
名 稱
單 位
數(shù) 值
SYE-SKR-07
電源
V
380V
3N～50HZ
制熱功率
KW
21.44
額定功率
KW
5.46
循環(huán)水泵產(chǎn)水量
L/h
650
加熱方式
臺
循環(huán)式加熱
額定出水溫度
℃
55
設(shè)備自重
Kg
200
工作環(huán)境溫度
℃
-7至43
標(biāo)準(zhǔn)工況：環(huán)境干球溫度20℃，濕球溫度15℃。
所選用空氣源熱泵有如下特點(diǎn)：
1）該空氣源熱泵能效比高。
2）壓縮機(jī)采用國際優(yōu)質(zhì)*“谷輪”渦旋式壓縮機(jī)，效率高、噪聲低、能耗低、維修方便。
3）采用四通閥換向化霜，除霜功能系統(tǒng)采用PID三態(tài)化霜技術(shù)。
4）機(jī)組設(shè)有壓力、溫度等顯示裝置，其功能具備：自動(dòng)啟停，掉電記憶功能（停電自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行）、高低壓保護(hù)、壓縮機(jī)過流過載保護(hù)、熱水超溫保護(hù)，缺水停機(jī)保護(hù)，高壓保護(hù)等多重安全保護(hù)。
5）制熱溫度可達(dá)55℃，滿足國際熱水輸出標(biāo)準(zhǔn)的要求。
6）機(jī)組采用智能化設(shè)計(jì)，無需安排專職人員看守，自動(dòng)調(diào)節(jié)，智能運(yùn)行。
7）機(jī)組使用壽命長。
8）適用于酒店賓館、健身場所以及醫(yī)院、學(xué)校等企事業(yè)單位洗浴取暖。
安裝圖1
安裝圖1
安裝圖2
安裝圖2
5、系統(tǒng)原理
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用空氣源熱泵加熱，集中貯熱，并定時(shí)供應(yīng)熱水。
系統(tǒng)原理圖
系統(tǒng)原理圖
補(bǔ)冷水電磁閥主要采用定時(shí)間定水位控制；空氣源熱泵主要采用定溫定時(shí)間段控制，為系統(tǒng)提供熱量；供熱水系統(tǒng)主要采用供熱水電動(dòng)閥與供熱水增壓泵聯(lián)動(dòng)控制，當(dāng)?shù)竭_(dá)供水時(shí)間時(shí)，供熱水電動(dòng)閥打開，若供熱水系統(tǒng)水壓不夠時(shí)，打開供熱水增壓泵，以滿足熱水壓力要求。本方案內(nèi)所有溫度均為可調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)。
6、效益分析
本項(xiàng)目以全年365天供應(yīng)熱水，使用空氣源熱泵每天將121m3水（平均初始冷水溫度20℃）加熱到55℃，需耗能量為：
Q＝m△T＝121000kg×（55-20）℃
＝4235000Kcal
△T—水的溫差（產(chǎn)熱水溫度—初始冷水溫度）
m—水的質(zhì)量（kg）
采用空氣源熱泵耗電量為：
4235000/（860Kcal/kg×350％）≈1407（kw/h）
采用電加熱耗電量為：
4235000/（860Kcal/kg×95％）
≈5183.6（kw/h）
與電加熱相比，每年節(jié)省電量：
（5183.6—1407）×365=1378459（kw/h）
與電加熱相比每年節(jié)約費(fèi)用：
1378459×0.68元/kw/h≈93.7（萬元）
(注：1度電產(chǎn)生的熱值為860Kcal，空氣源熱泵年平均熱效率為350%，電加熱管年平均熱效率為95%，電價(jià)暫定0.68元每kw/h取費(fèi))
7、結(jié)語
采用空氣源熱泵系統(tǒng)，具有安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，與電加熱相比，本項(xiàng)目每年大約節(jié)約137.8萬度電，可節(jié)約費(fèi)用約93.7萬元/年，從本工程案例可以看出，節(jié)能效果非常顯著，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
