關(guān)于公共建筑中空氣源熱泵系統(tǒng)節(jié)能效果的研究

蔣丹萍

摘 要：本文通過(guò)對(duì)空氣源熱泵系統(tǒng)在公共建筑熱水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以及空氣源熱泵系統(tǒng)與其他加熱方式的比較，對(duì)空氣源熱泵的節(jié)能效果進(jìn)行了研究和探討。

關(guān)鍵詞：燃?xì)鉄崴?；空氣源熱泵系統(tǒng)；加熱方式特點(diǎn)；運(yùn)行成本

1 引言

隨著國(guó)內(nèi)節(jié)能減排壓力的不斷加大，節(jié)能內(nèi)容成為重中之重。在設(shè)計(jì)行業(yè)中，不管是住宅還是公共建筑，給排水專業(yè)從前幾年的太陽(yáng)能，到這幾年熱門的空氣源熱泵都已成為必須設(shè)施。在實(shí)際工程中，選取空氣源熱泵還是常規(guī)加熱方式，空氣源熱泵是否真的達(dá)到了節(jié)能的目的，本文從這個(gè)方面出發(fā)，通過(guò)對(duì)具體的公共建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)研分析。

2 空氣源熱泵系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 綠色環(huán)保

產(chǎn)品采用干凈能源，無(wú)廢氣污染，無(wú)可燃燒排放物，無(wú)有毒氣體排放，保持清凈環(huán)境。

2.2 高效節(jié)能、安裝簡(jiǎn)便

產(chǎn)品消耗少量電能，吸收利用空氣中大量免費(fèi)熱能（可再生資源），集熱效率高、運(yùn)行成本低、節(jié)省了75%電費(fèi)。產(chǎn)品可直接安裝于室外設(shè)備平臺(tái)，安裝方便簡(jiǎn)單。

2.3 全天候使用、適用范圍廣

不受夜晚、陰雨天氣影響，一年四季全天候供應(yīng)熱水?？蓾M足家庭、別墅、學(xué)校、賓館等場(chǎng)所熱水需求。

3 循環(huán)型熱泵熱水機(jī)組原理

當(dāng)水箱水位高于設(shè)定水位，而水溫低于循環(huán)設(shè)定溫度，機(jī)組便會(huì)自動(dòng)進(jìn)入循環(huán)加熱模式。熱水循環(huán)泵開(kāi)啟，水被加熱（溫升5℃左右）進(jìn)入水箱，直至水箱溫度達(dá)到設(shè)定溫度停機(jī)。

4 熱水設(shè)計(jì)

本文通過(guò)對(duì)寧波市某酒店改造項(xiàng)目的熱水設(shè)計(jì)，酒店熱水為改造，且邊營(yíng)業(yè)邊改造，酒店熱水產(chǎn)品及系統(tǒng)考慮運(yùn)行節(jié)能，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，同時(shí)兼顧舒適；酒店原設(shè)備機(jī)房在地下室，改造時(shí)搬運(yùn)比較麻煩，則設(shè)備建議放置三層裙房屋面，露天室外放置；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查、使用意圖和業(yè)主要求，酒店熱水設(shè)計(jì)可以選用空氣源熱泵帶水箱系統(tǒng)或容積式燃?xì)鉄崴髦惫┫到y(tǒng)，現(xiàn)針對(duì)此項(xiàng)目的熱水設(shè)計(jì)來(lái)具體分析比較。

4.1 項(xiàng)目需求情況

項(xiàng)目概況：酒店總床位數(shù)為110間

供水時(shí)間：24h

4.2 室外氣象條件

冬季室外計(jì)算相對(duì)濕度：70%；冷水計(jì)算溫度20℃，冷水最低溫度15℃；熱水計(jì)算溫度：55℃；環(huán)境溫度：最低不低于5℃。

4.3 最高峰小時(shí)生活熱水用水量計(jì)算

客房按標(biāo)準(zhǔn)間計(jì)算，則取110房間的人數(shù)為m=2×110=220，小時(shí)變化系數(shù)Kh=2.9，熱水定額由經(jīng)驗(yàn)取[qr]=160L/人.d （60℃），T=24。

4.4 客房熱水設(shè)備選型

4.4.1 燃?xì)鉄崴?/p>

本次設(shè)計(jì)選用了單臺(tái)輸入功率為99kW，熱效率為88%，容積為379L商用型容積式燃?xì)鉄崴疇t。臺(tái)數(shù)n=247÷99=2.5，選取3臺(tái)，則總負(fù)荷為：297kW，總內(nèi)膽水容積為1137L。

選型調(diào)峰校核：半容積式熱水器儲(chǔ)水容積滿足酒店15分鐘調(diào)峰，最大小時(shí)用水4253L：則15分鐘水量為1063L，379×3=1137L>1063L，因此，選用3臺(tái)商用容積式室外型燃?xì)鉄崴鞑⒙?lián)直供，能滿足酒店生活熱水滿負(fù)荷運(yùn)行的要求。

4.4.2 空氣源熱泵熱水機(jī)組

全天用水量L=220×160=35200L

熱泵工作時(shí)間取12小時(shí) Q=35200×（55-5）/860/12=170.5kW

本次設(shè)計(jì)選擇單臺(tái)額定制熱量38.5KW，額定輸入功率9.2kW空氣源熱泵機(jī)組4臺(tái)。輔助熱源取總功率的30%，即50kW考慮，可選擇水箱電加熱或燃?xì)鉄崴鳌?/p>

熱泵配套水箱計(jì)算：本項(xiàng)目為酒店，水箱儲(chǔ)水量為最大小時(shí)用水量的2-4倍，此處取4小時(shí)，則熱泵配套水箱容積V=4253×4=17012L，取整20噸。

4.5 不同加熱方式比較

4.5.1 兩種加熱方式特點(diǎn)比較：

4.5.1.1 燃?xì)鉄崴?/p>

（1）產(chǎn)品效率：88%，與設(shè)備出廠及制造有關(guān)；（2）使用能源：燃?xì)?，需開(kāi)戶；（3）設(shè)備占地：5平方；（4）配套水箱：熱水器同城并聯(lián)直供，無(wú)需水箱；（5）系統(tǒng)維護(hù)：簡(jiǎn)單，自來(lái)水壓供水，無(wú)需水泵；（6）熱水使用：熱水供水穩(wěn)定，溫度恒定，使用舒適；（7）系統(tǒng)節(jié)能：系統(tǒng)無(wú)需水箱，無(wú)水箱散熱，且可根據(jù)入住率等按需輸出。

4.5.1.2 空氣源熱泵機(jī)組

（1）產(chǎn)品效率：1.5-4.18，受室外氣溫影響較大；（2）使用能源：電；（3）設(shè)備占地：10平方；（4）配套水箱：20噸（開(kāi)式）；（5）系統(tǒng)維護(hù)：采用開(kāi)式水箱，熱泵與水箱之間需要水泵循環(huán)，水箱供水視情況配備水泵；（6）熱水使用：開(kāi)式水箱，造價(jià)便宜，熱水供水隨水壓波動(dòng)較大，舒適的低；（7）系統(tǒng)節(jié)能：水箱散熱較大，且無(wú)論入住率多少都要加熱整箱水，系統(tǒng)能耗高。

4.5.2 本次設(shè)計(jì)向廠家調(diào)研了資料，針對(duì)兩種加熱方式初投資進(jìn)行了比較：

4.5.3 針對(duì)本項(xiàng)目產(chǎn)品費(fèi)用比較（考慮酒店每天100%入?。?/p>

酒店每日用熱水量按35T/55℃計(jì)算；則每天需要熱量；夏季：1627kW（進(jìn)水水溫15℃）；春秋季：1831kW（進(jìn)水水溫10℃）；冬季：2035kW（進(jìn)水水溫5℃）空氣源熱泵平均能效：夏季4；春秋季：3.5；冬季：1.8；熱泵系統(tǒng)水箱熱損系數(shù)：夏季2%；春秋季5%；冬季10%；電價(jià)1元/kWh，天然氣單價(jià)4.54元/m3 。

綜上分析比較得：在采用相同品牌的基礎(chǔ)上，全部采用空氣源熱泵設(shè)備，系統(tǒng)投資與采用燃?xì)鉄崴髟O(shè)備系統(tǒng)基本相當(dāng)；單是從運(yùn)行費(fèi)用上比較得，在酒店客房年平均入住率高于74.3%時(shí)，采用空氣源熱泵比較省錢，在低于74.3%時(shí)，采用容積式燃?xì)鉄崴鞅容^省錢。