空氣源熱泵熱水機(jī)組在工程實(shí)際中的應(yīng)用

于海洋

大連國聯(lián)能源發(fā)展有限公司 遼寧大連 116000

1 空氣源熱泵熱水機(jī)組工作原理

空氣源熱泵熱水機(jī)組是目前世界上能效比最高的熱水設(shè)備之一,它根據(jù)逆卡諾循環(huán)原理,采用電能驅(qū)動,通過傳熱工質(zhì)把自然界空氣中的太陽能潛熱有效吸收,產(chǎn)生熱能,并將收集的熱量釋放到水中,對水進(jìn)行加熱。空氣源熱泵熱水機(jī)組系統(tǒng)工作過程如下：處于低壓液態(tài)循環(huán)工質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)蒸發(fā),此時(shí)從低溫?zé)嵩刺幬諢崃?變成蒸汽后,流進(jìn)壓縮機(jī),經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后升溫升壓,變成高溫、高壓蒸汽,排出壓縮機(jī),蒸汽流經(jīng)冷凝器,在冷凝器中,將從蒸發(fā)器中吸取的熱量和壓縮機(jī)耗功所相當(dāng)?shù)哪遣糠譄崃颗懦?傳遞給冷水,使其溫度提高。

2 空氣源熱泵熱水機(jī)組運(yùn)行應(yīng)用對策探究

2.1 機(jī)組安裝對策。在機(jī)組安裝過程中，為了防止主機(jī)中有雜物進(jìn)入，需采取有效的對策，包括：①對Y型過濾器進(jìn)行安裝。為確保機(jī)組換熱器無雜物進(jìn)入，可基于系統(tǒng)進(jìn)水口位置與主機(jī)循環(huán)加熱進(jìn)水口位置分別進(jìn)行Y型過濾器的安裝。在這里，Y型過濾器處于流體或者氣體管路當(dāng)中，應(yīng)用具備沖孔或編制網(wǎng)孔的濾網(wǎng)對固體污物進(jìn)行阻隔；值得注意的是，為使該裝置的拆卸及清洗更加方便，在安裝的時(shí)候有必要確保濾網(wǎng)拆洗方向朝下，同時(shí)保證安裝高度的合理性；②合理選擇管道材料及熱水箱材料[1]。一方面，管道材料中，可應(yīng)用PPR管和銅閥，并應(yīng)用熱熔焊接的連接方法；另一方面，在熱水箱材料選擇上，盡可能地選取不銹鋼材質(zhì)；碳素鋼板焊接盡可能地少應(yīng)用，倘若必須應(yīng)用，則有關(guān)乎民生的大事，市政工程的質(zhì)量是工程壽命和利用價(jià)值的基礎(chǔ)。

2.2 對材料質(zhì)量的監(jiān)管與選擇。木桶定律是講一只水桶能裝多少水取決于它最短的那塊木板。同樣，工程的質(zhì)量也取決于材料的質(zhì)量，事實(shí)上，很多豆腐渣工程都是因?yàn)楹谛某邪踢x用劣質(zhì)材料才導(dǎo)致工程質(zhì)量差的，因此，為控制工程質(zhì)量，對材料的選擇要慎之又慎。

3 案例分析

2018年11月28日，由大連國聯(lián)能源發(fā)展有限公司承建的某小區(qū)電供暖項(xiàng)目順利投產(chǎn)，該項(xiàng)目共建設(shè)安裝38臺制熱量140KW/臺超低溫空氣源熱泵，供暖面積9萬平方米，目前是新疆最大的單體空氣源熱泵供暖項(xiàng)目。該項(xiàng)目得到了業(yè)主方高度認(rèn)可，贈送一面“為企業(yè)分憂，為用戶造福”的錦旗，以表達(dá)對大連國聯(lián)公司全體人員高效的組織能力、先進(jìn)的技術(shù)、可靠的設(shè)備及優(yōu)質(zhì)的服務(wù)的高度評價(jià)與肯定。根據(jù)需方的要求：每日生產(chǎn)60℃熱水80t。把需方提供的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)實(shí)況模擬設(shè)計(jì)軟件，得到本熱水系統(tǒng)滿足實(shí)用要求應(yīng)配置麥克韋爾空氣源熱水機(jī)組，每噸熱水全年平均能耗費(fèi)用為1.24元（當(dāng)?shù)仉妰r(jià)0.11元/kW·H）。預(yù)算方案報(bào)需方工程指揮部討論研究，經(jīng)比較，太陽能和空氣源熱泵兩種形式最為經(jīng)濟(jì)環(huán)保，但考慮到與小區(qū)綠化環(huán)境的和諧統(tǒng)一，太陽能工程突出矛盾表現(xiàn)在安裝面積過大，預(yù)埋件支架及工程量大，安裝工期長，后繼維修費(fèi)用高，物業(yè)管理不方便等因素，根據(jù)需方安裝空間和機(jī)組排列要求，安裝38臺超低溫空氣源熱泵，機(jī)組技術(shù)數(shù)據(jù)如下：通過變換支網(wǎng)管徑調(diào)節(jié)循環(huán)流量，機(jī)組換熱器內(nèi)高溫?zé)崴ㄟ^2臺（一用一備）熱水循環(huán)泵與300t保溫水罐內(nèi)低溫?zé)崴畯?qiáng)制循環(huán)。本系統(tǒng)采用自控技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動化，水溫水位顯示，可設(shè)定任意恒溫供水，實(shí)際使用時(shí)設(shè)定水溫在52℃。溫差跟蹤自動循環(huán)，對300t水罐內(nèi)的水進(jìn)行加熱，儲熱水箱內(nèi)的水溫達(dá)到設(shè)定值60℃時(shí)自動停機(jī)。300t水罐后方的供水管路實(shí)行閉路循環(huán)，用水終端即開即有熱水；低水位控制點(diǎn)設(shè)計(jì)在200t水位處，由于使用熱水低于此水位，本系統(tǒng)智能控制補(bǔ)入自來水，使冷水進(jìn)入熱

泵機(jī)組，加熱后將非定溫水頂入300t水罐，水位升高直到最高警戒水位，此時(shí)由于較低溫度的水進(jìn)入儲熱水箱，使水罐內(nèi)的水溫低于設(shè)定溫度52℃時(shí)，主機(jī)系統(tǒng)啟動開始工作，循環(huán)熱加熱到60℃自動停止運(yùn)行。每棟樓內(nèi)用戶使用熱水由300t保溫水罐提供，蓄熱水罐全天不低于200t最低水位警戒，保證24小時(shí)的熱水使用，熱水管網(wǎng)循環(huán)泵會間歇循環(huán)。溫控點(diǎn)設(shè)計(jì)在300t保溫水罐內(nèi)200t水位處，當(dāng)溫度低于52℃時(shí)系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行，如此完成一個(gè)工作過程。特殊情況用水量增多，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動手動切換，可操控性強(qiáng)。主機(jī)設(shè)備進(jìn)入施工現(xiàn)場，雙方工程技術(shù)人員采用單機(jī)抽檢和系統(tǒng)時(shí)段運(yùn)行COP值測定的方式對本熱水工程進(jìn)行了驗(yàn)收，實(shí)測數(shù)據(jù)如下：加熱機(jī)組換熱器內(nèi)35kg的18℃冷水，實(shí)測結(jié)果如上

總制熱量=35kg×（65℃-48℃）×1kcal/kg·℃=595kcal

平均耗電量相當(dāng)熱量=3.75kW×｛（9.5min+10min）

÷2-7min｝÷60min×860kcal/9（kg·℃）=147.81（kcal）

COP值=總制熱量#平均消耗的熱量

=595kcal÷147.81kcal=4.03

整個(gè)系統(tǒng)施壓檢測、沖洗完畢后，一次性注入300t18℃自來水，開始試運(yùn)行，工程從11月2日開始接觸談判，11月8號簽訂合同，此時(shí)已經(jīng)過該地區(qū)的供暖時(shí)間，我們克服時(shí)間緊、任務(wù)急、系統(tǒng)新、人員少、異地施工、文化差異等諸多困難，在保證優(yōu)質(zhì)工程、用戶滿意的前提下，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、籌款、組貨、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、交接都是在國聯(lián)人高速、高效的組織協(xié)調(diào)和不分晝夜克服重重困難下完成的，26日試運(yùn)行，28日全部投入使用，考慮到夜間環(huán)境溫度較低和管網(wǎng)及水罐的散熱等因素的影響。需方對此結(jié)果非常滿意，工程順利完成驗(yàn)收交接工作[2-3]。

目前，空氣源熱泵市場空前繁榮，熱泵技術(shù)能提高能源利用率，是合理用能的典范，這已成為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的事實(shí)。有關(guān)專家預(yù)言，熱泵技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)入二次革命時(shí)期，我國是一個(gè)能源短缺的國家，最大可能地利用可再生能源是我們建設(shè)小康社會的共同目標(biāo)。