九华山大酒店空气源热泵热水机组节能工程的应用

[摘 要] 本文通过九华山大酒店的热水工程，介绍了空气源热泵热水机的工作原理、设备选型、运行费用及运行控制等情况。并就空气源热泵热水机组同燃油、燃气等热水加热设备的运行费用作一对比分析。

[关键词] 直热式空气源热泵、节能环保

1、引言

随着社会的发展，人们生活水平的不断提高，对生活热水的需求量也越来越大。当今，宾馆，酒店和桑那中心大都设有中央空调系统和24小时热水供应，传统的方案是用燃油和燃气等锅炉设备提供所需的生活热水。如果能将空调运行时的冷凝热来加热生活热水，不但可以减少冷凝热对环境造成的污染，而且还可以节省不少的能源。大量的工程实例说明，空气源热泵热水机组在节能、环保、安全方面所具有的很多优点，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。然而，目前热泵技术需要解决的问题还有很多，人们在对热泵热水产品的认识上还存有误区。下面就空气源热泵热水机的原理和工程应用及运行情况作一介绍。

2、工作原理

空气源热泵热水机组以其高效、节能、环保、安装使用方便等诸多优点在国内得到越来越多用户的认可和使用。空气源热泵热水机组是应用热泵技术来制取热水，热泵机组系统本身由四大件组成(见原理图)：压缩机、水热交换器、节流元件、空气换热器(翅片)。其工作原理是首先在压缩机的作用下工质(也可称冷媒)完成气态的升压升温过程，随后进入高效率换热器并释放出热能传递给水，同时冷媒被冷却并变成液态，经过节流元件降压节流后进入蒸发器，液态冷媒吸收大气、阳光的低品味热能并迅速蒸发(沸腾)再次变成气态，之后工质又被吸入压缩机，这样不断的循环使机组只需要消耗很少的一点电能就能不断的从空气中得到到很多热量传递给水实现加热热水的目的。空气源热泵中央热水机组目前广泛应用于宾馆、别墅、度假山庄、健身/桑拿洗浴中心、体育场馆、学校、工厂等需要集中提供大量热水的场所。

3、工程概况：

九华山大酒店位于九华山脚下，建筑，空调以及服务按照四星宾馆标准建设，该大酒店具备350间标准客房，建筑面积约为20000平米，且为目前九华山地区最大接待宾馆之一。业主要求日供55摄氏度热水量达到40吨以上。

3.1.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；

D.国家现行的其他相关规范及措施。

E. 设计思想对整个中央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。

3.2.当地气象参数

室外空调计算参数

3.3.选型计算：

A.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55℃、即需温升50℃高峰期加热热水所需总热量为：40m3×50℃=2000000 千卡

选用PHNIX(芬尼克兹)分体式直热空气源热泵热水机 PASHW130SB 单台机组额定制热量为38700千卡/时,设机组每天只在需要是开启，即每天需机组运行的时间按13个小时计算,及所需机组台数为:2000000÷(38700×13) = 3.97 故选用 4台

因此，选用4台直热式空气源热泵热水机组，即使在冬季室外环境温度-5℃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。

B.热泵机组及水箱布置：本项目热水总用水量为40m3,用水比较集中为满足高峰用水量的要求，故选用3个圆形保温水箱(15+15+10m3)，水箱放置在室内。热泵热水机组为直热式出水循环式恒温。4台热泵机组放置在室外，室外机组顶做了一个防雪篷(见现场图片)。热水管材采用环保的PPR管热熔连接，管外用橡塑保温材料做保温处理。

C.运行控制情况：保证能够达到24小时供应热水。机组根据保温水箱设定的高、中、低水位和温度来控制运行，当感应到水箱水位在低水位时，热泵机组开机将冷水加热到出水设定温(55℃)后送到保温水箱，直到水箱水位达到高水位时热泵机组自动停止运行。热水供水系统采用最先进的变频控回水循环，在配水点用水时热水供水泵启动从水箱向管网供应在5秒内立即出热水。

当因为热损耗，水箱中的水温下降到设定温度(45℃)时，循环水泵将开启把水箱内水抽回到热泵机组加热到出水温度后送至水箱，这样不断循环加热从而保证水箱水温始终恒定在设计的温度。

4、运行费用经济性分析

目前市场上热水加热设备很多，下面就热泵热水机组与其它的热水加热设备在加热40m3的热水所需的运行费用作一对比分析

①、日用水量m =40m3

加热40吨热水所需热负荷Q=cm△t=1×40000×(55℃-15℃)=1600000(kcal)

②、空气源热泵热水机组运行费用计算

电发热值860kcal/度，空气源热泵效率300%～500%，全年效率以350%计，管道热损失5%，电0.85元/度。

全年平均能效比：[(4.0×6)+(3.0×6)]/12 = 3.5

耗电量：1600000÷860÷3.5÷0.95=559.54(度/天)

运行费用：559.54×0.85=475.61(元/天)

平均费用：475.61÷40=11.89元/吨

③、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4.8元/kg。

耗电量：1600000÷10200÷0.8÷0.95=206.40(kg/天)

运行费用：206.40×4.8=990.72(元/天)

平均费用：24.77元/吨

④、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：1600000÷23000÷0.8÷0.95=91.53(kg/天)

运行费用：91.53×12=1098.40(元/天)

平均费用：27.46元/吨

⑤、电热水炉运行费用计算

电发热值860 kcal/kg，管道热损失5%，电0.85元/度。

耗电量：1600000÷860÷0.95=1958.39(度/天)

运行费用：31958.39×0.85=1664.63(元/天)

平均费用：41.62元/吨

⑥、运行费用对比

⑦、综合对比

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11.89元/吨。那么用空气源热泵热水机组来加热本工程所需的40吨/天热水全年的运行费节省如下：

燃油水炉相比节省费用：356659.20元-171219.60元＝185439.60元；

燃气炉相比节省费用：395424.00元-171219.60元＝224204.40元；

电直接加热相比节省费用：599266.80元-171219.60元＝428047.20元。

5、总结

该工程现已安装调试运行，热泵系统运行效果较理想。由于热泵机组投入运行时间较短，需要经过更长时间的运行才能检验出机组的性能，为此我们将做好售后跟踪服务。空气源热泵热水器是利用了空气内热能进行能量交换的热水供应系统。空气无处不在，因此它利用的是一种清洁的可再生能源。热泵热水器具有节能环保的优势，在不久的将来，空气源热泵热水器将取代燃油(气)锅炉成为热水设备主流产品，市场前景非常广阔。