空气能热泵热水机在会所的应用

1.工程概况

本项目位于在上海某会所的生活热水工程。该会每天热水使用量为4吨水温在50℃～55℃左右，热水用量主要在下午集中使用。现从节能、安全、环保等方面考虑热水加热设备采用空气能热泵热水机组。空气能热泵热水机组是目前世界上最先、能效比最高的热水设备之一。它是根据逆卡诺循环原理，采用电能驱动，通过制冷剂把自然界的空气、水等其他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的一种设备。下面就其工作原理和应用设计作简单介绍。

2、工作原理

空气源热泵热水机组是一种通过输入一小部分电力做功，即可从周围空气中获取热量来加热热水的设备。其中热水吸收的热量除了设备本身消耗的电能外，主要从周围空气中大量吸收的免费热量，因此机组只需要消耗很少的一点能量就能源源不断的从空气和阳光中得到到很多热量传递给水实现加热热水的目的。现广泛应用于宾馆、别墅、会所、学校等需要集中提供大量热水的场所。

3、设计依据

本工程依据业主提供的要求；芬尼克兹空气源热泵热水机性能特点；根据国家规定的供热水标准设计规范进行设计；国家现行的其他相关规范及措施。

设计思想对整个中央空调系统要求投资经济、运行节能、品质高档、操作简单、维护方便。

3.1、当地气象参数

夏季：室外干球温度:34℃;室外日平均温度:30.4℃;室外湿球温度:28.2℃;相对湿度:83%;冬季：室外干球温度:-2℃;相对湿度:75%;

3.2、选型计算：将1吨水从自来水平均温度(5℃)加热至热水平均所需温度(55℃)所需热量Q＝cmΔt=4.187×1000×(55-5)＝50000kcal，其中，c=4.187KJ/Kg·℃。

将4吨水量加热到所需水温需热量50000×4＝200000 kcal。选用美国芬尼克兹直热式空气源热泵系列机组，型号PASHW060SB，数量1台，冬季时机组制热量为10320 kcal，机组每天运行时间T＝200000/10320≈19.4小时。

保温水箱的选择：选用有效容积为4吨的水箱，水箱内、外层材质为S304不锈钢制作，水箱的保温为50mm厚聚氨酯发泡。

热水供泵选型：由于空气源热泵机组自身带有循环恒温水泵，所以不用再设循环水泵，安装时只要连接好水箱到机组间的管路即可。由于建筑物为4层，且热泵机组和水箱安置在一层，为保证各热水用水点的热水供水，根据最大用水量和管路的阻力计算，现选用1台自动增压泵。同时为保证热水管路水温，在回水管上一套电磁阀由管道内热水水温控制其打开或关闭。

主机制热水为直热式，即无论自来水进水温度多少机组出水温度始终为55℃。经热泵机组将加热的热水储蓄在水箱内，可随时源源不断向用户供应热水。

主机采用微电脑自动控制，可自动检测水箱温度，水箱温度底于设定值后机组内置循环水泵自动开启，以不断加热水箱内的热水使其恒定在设定的温度。

机组配有完善的保护功能，适应各种恶劣的工作环境，无须专人值守，为业主节省人工费用。另外主机采用独特的除霜技术，真正做到有霜除霜无霜不除。可确保在各种工作环境下正常制热。

4、运行费用分析

4.1空气源热泵热水机组热水系统

机组运行工况：参照当地气象资料，年平均温度15.7℃，自来水平均温度以15℃计算。冷水进水温度15℃；热水出水温度55℃，空气源热泵效率4.0，电费按0.55元/kwh计算，电发热值860kcal/度，考虑管道热损失按5%计。

冷热水温差：55℃—15℃ = 40℃

加热热水所需的热量：4000L×40/=160000 KW

耗电量：160000÷860÷4.0÷0.95=48.96(度/天)

运行费用：48.96×0.55=26.93(元/天)

加热1吨热水费用： 6.73元/吨

4.2 其它能源运行费用对比

A、燃油炉运行费用计算

轻柴油热值10200 kcal/kg，效率80%，管道热损失5%，油4.6元/kg。

耗电量：160000÷10200÷0.8÷0.95=20.64(kg/天)

运行费用：20.64×4.6=94.94(元/天)

平均费用：23.73元/吨

B、燃气炉运行费用计算

液化气热值23000 kcal/kg，效率80%，管道热损失5%，气12元/kg。

耗电量：160000÷23000÷0.8÷0.95=9.15(kg/天)

运行费用：9.15×12=109.80(元/天)

平均费用：27.45元/吨

C、电水炉运行费用计算

电发热值860 kcal/度，效率95%，管道热损失5%，电价0.55元/度。

耗电量：160000÷860÷0.95÷0.95=206.15(kg/天)

运行费用：206.15×0.55=113.38(元/天)

平均费用：28.35元/吨

4.3、运行费用对比

5、总结

从上表可以看出，现行各种热水加热设备中，空气源热泵热水机组平均加热一吨水所需费用是最少的，为6.41元/吨。可见用空气源热泵热水机组加热生活热水与采用其它方式相比,每年可节省一笔可观的费用。同时空气源热泵热水器是利用了太阳能作为热源，来加热热水的系统。它是一种清洁的可再生能源利用的设备。因此，空气源热泵热水器的市场前景将越来越广泛。