空氣能結(jié)合太陽能熱水.doc

空氣能結(jié)合太陽能熱水工程案例空氣能熱泵熱水器作為新型的節(jié)能產(chǎn)品，在熱水工程和采暖項目中正越來越為普通老百姓認(rèn)可和首選。在采暖(熱水)項目中，作為熱源的提供者，熱泵具有全天候工作的優(yōu)點(diǎn)，但由于熱泵是采用蒸汽壓縮，逆卡諾循環(huán)的原理，壓縮機(jī)的能耗在冷凝條件相同的情況下，主要是受蒸發(fā)壓力的影響，蒸發(fā)壓力越高，能耗越高，就是說，對空氣能熱泵來說，環(huán)境空氣溫度越高，能耗越高。然而，對于太陽能來說，環(huán)境溫度越高，一般來說，就是日照強(qiáng)度越高，太陽能制熱水能力越強(qiáng)，并且，太陽能熱水器，在產(chǎn)熱水過程中，全部為免費(fèi)使用，但當(dāng)日照強(qiáng)度不夠時，太陽能的產(chǎn)熱水能力將大為降低。綜合這兩種熱水器的優(yōu)缺點(diǎn)，將空氣能熱泵和太陽能結(jié)合使用，是目前熱水工程最優(yōu)的節(jié)能方案。我們在上海一家度假村做的一個熱泵加太陽能的熱水工程，從使用情況來看，節(jié)能效果明顯，下面，我們來細(xì)述這個方案的實施過程。 本項目是上海橫沙島度假村的洗漱生活熱水的節(jié)能改造工程。原來洗漱熱水供應(yīng)是采用鍋爐蒸汽供熱水，能耗高，污染大，急需進(jìn)行節(jié)能改造。甲方要求在滿足熱水使用的條件下，最大可能的節(jié)能和最優(yōu)的投資方案。 針對該項目，通過施工現(xiàn)場的考察，并經(jīng)過與甲方深入地交流，了解現(xiàn)階段的熱水使用情況和能耗情況。我們制定了空氣能熱泵熱水器加太陽能的方案。選用該方案，主要基于以下的考慮： 1.甲方為度假村，光照充足，太陽能和熱泵主機(jī)安裝在一個三層獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)套房的房頂上，樓面安裝面積400-500，安裝地方太陽無遮擋，滿足太陽能的安裝條件。度假村共28棟別墅客房，58間標(biāo)準(zhǔn)雙人間，客房滿員260人。 2.節(jié)能改造計劃采用目前最節(jié)能的太陽能熱水器和空氣能熱泵熱水器結(jié)合方式，使得運(yùn)行費(fèi)用最低。 一、計算熱水熱負(fù)荷和熱泵主機(jī)的選型： a)工程熱水日用水量： 該工程按客房滿員260人，人日均60L熱水計算。 V=260X60=15600L15t。 b)工程熱水熱負(fù)荷計算：每天的熱水用水量約為15t。自來水溫度按全年平均12.7計算，熱水出水度為55，則每天的熱水熱負(fù)荷為： Q=Vc(tr-tl)/860 =150001(55-12.7)/860 738kW 式中：Q熱負(fù)荷量(kW); V熱水量(L); C水的比熱，取1kcal/(L); Tr熱水溫度(); tl冷水(自來水)溫度() C)機(jī)組選型，計算機(jī)組臺數(shù)和工作時間 空氣能熱泵熱水器選用KFXRS-19機(jī)組。在名義工況下，該機(jī)組制熱量為18.5kW。若在名義工況下工作時間為14小時(機(jī)組每天的工作時間一般不應(yīng)大于18h)，則所需機(jī)組的數(shù)量為： N=Q/(TW) =738/(1418.5) =2.85臺，取N=3臺。 式中：N機(jī)組數(shù)量(臺); Q熱負(fù)荷量(kW) T名義工況下設(shè)定的機(jī)組運(yùn)行時間(h); W名義工況下機(jī)組制熱量(kW) 結(jié)論：在名義工況下，采用3臺KFXRS-19型機(jī)組，可以滿足客房每天的熱水需求。 D)冬季校核 熱水工程在秋冬季節(jié)使用較多，并且此季節(jié)的白天與夜間室外溫差較大，結(jié)合空氣源熱泵制熱運(yùn)行的熱效率受環(huán)境溫度影響的特點(diǎn)，建議機(jī)組在冬季的實際工作時間設(shè)定在早6：00晚10：00的時間段，此時間段當(dāng)?shù)氐淖畹褪彝馄骄鶞囟燃s為0，此時自來水平均溫度約2。KFXRS-19機(jī)組在環(huán)境溫度2時的制熱量為12kW。則3臺KFXRS-19熱泵機(jī)組每天完成加熱15.0T的55熱水時間為： Qd=Vc(tr-tl)/860 =150001(55-2)/860 924kW Td=Qd/(NWd) =924/(312) =25.7h18h 故需要增加兩臺KFXRS-19主機(jī)臺主機(jī)每天加熱時間為： Td=Q/(NWd) =924/(512) =15.4h18h 式中：Qd冬季機(jī)組日制熱量(kJ),Wd冬季機(jī)組單機(jī)小時制熱量(kW) N機(jī)組數(shù)量(臺)，Td冬季時機(jī)組日運(yùn)行需要時間(h) 故：設(shè)計合理，采用5臺KFXRS-19機(jī)組可以滿足秋冬季時的制熱需求。 二、太陽能選型 根據(jù)熱水用水量15t，考慮太陽能的初期投資較大，所以，太陽能采取10t熱水的方案去選型。 根據(jù)國家氣象中心提供的2010年全國各地日均及年總輻射數(shù)據(jù)(中國氣象輻射資料年冊2010年，單位MJ/)和春分秋分所在月水平面上日平均太陽輻射量，查表得，平均太陽輻射量是16.61MJ/。 依據(jù)上海地區(qū)的緯度是：北緯312。推薦集熱器傾角選取31，用支架安裝在樓頂。 集熱面積的計算： 式中： 直接系統(tǒng)集熱器采光面積，; 日均用水量，kg; 儲水箱內(nèi)水的終止溫度(用水溫度); 水的定壓比熱容，kJ/(); 水的初始溫度; 當(dāng)?shù)厍锓炙谠录療崞魇軣崦嫔锨绾锰鞖獾娜湛傒椪樟?，kJ/; 太陽能保證率; 集熱器全日集熱效率，取值為0.50; 管路及儲水箱熱損失率，此處取0.1。 對于本系統(tǒng)：每組集熱面積5.38，每組按單根真空管2.1m，30根計算。 其他已知： =55，=4.18kJ/()，=12.7，=16.61kJ/1.3(修正系數(shù))，=1，=0.50，=