德業(yè)空氣源熱泵熱水器的基本知識

1、德業(yè)空氣源熱泵熱水器的基本知識 隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源緊缺以及環(huán)境保護問題日益突出，特別近年來，現(xiàn)代人們的生活都在追求高品位，但是沒有熱水的生活不是高品位的生活，現(xiàn)代家庭、賓館、學校、工廠、休閑場所都在安裝熱水設(shè)備。選定怎樣的熱水設(shè)備？如何獲取熱水？如采用高品位能源（如電、煤氣、柴油等）、直接加熱的傳統(tǒng)方式獲取熱水，這樣不但會給你帶來安全、消費、環(huán)保的煩惱，而且也不符合建設(shè)節(jié)約型社會的要求。盡可能多的利用天然能源（如太陽能、空氣能等）這些取之不盡、免費能源，方便快捷的獲取熱能制取熱水，這樣既節(jié)約能源又保護了環(huán)境。 太陽能和空氣能是分散的能源，如何把它們盡可能多地集中起來合理利用。太陽能是

2、依靠太陽真空集熱管來收集熱能，它把太陽光轉(zhuǎn)化為熱能而被利用?？諝饽艿氖占瘎t是利用載熱體冷媒這種特殊物質(zhì)來吸收空氣中的熱能搬運到水中而被利用。 由于太陽能是分散能源，根據(jù)用戶熱水用量設(shè)計足夠的集熱面積才能達到節(jié)能的目的；空氣能同樣是分散能源，它要求能效比COP值越大越節(jié)能。 這里主要對空氣源熱泵的基本知識，原理、核心技術(shù)、特點等作簡單介紹，有不當之處請各位專家批評指正。 一、泵與熱泵的工作原理 1、泵的概念：所謂泵是一種把分散物質(zhì)集中并提高其位能的裝置。“熱”不是物質(zhì)，而是能，“熱”的集中和提高位能必須通過載體來實現(xiàn)，載體就是冷媒。熱泵就是利用少量高品位的電能作為驅(qū)動能源，從低溫分散的熱源高效吸

3、收低品位熱能并傳輸給高溫熱源，達到“泵熱”的目的。 2、熱泵的概念：熱泵目前應(yīng)用最普遍的是蒸汽壓縮式熱泵。這種熱泵系統(tǒng)的工作原理：冷媒在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱后蒸發(fā)，蒸發(fā)成過熱蒸汽進入壓縮機，在壓縮機中經(jīng)絕熱壓縮變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w，經(jīng)冷凝器定壓冷凝為低溫高壓液體，液態(tài)冷媒經(jīng)節(jié)流為低溫低壓液體，再進入蒸發(fā)器定壓吸熱，依次往復(fù)循環(huán)。熱泵熱水器就是把空氣中熱能搬運到水中將水加熱。 熱泵技術(shù)是一種提高能量品位的技術(shù)，它不是能量轉(zhuǎn)換的過程，所以不受能量轉(zhuǎn)換效率極限100的制約，而是遵守逆卡諾原理。其搬運的能量與驅(qū)動熱泵的電能之比稱為制熱性能系數(shù)又稱為能效比（用COP來表示）。能效比COP值越大越節(jié)能。 二、空氣源

4、熱泵的核心技術(shù)問題 空氣源熱泵熱水設(shè)備的核心技術(shù)問題是能效比COP值，考察選定空氣源熱泵熱水設(shè)備的重要指標也應(yīng)是COP值的大小，COP值越大越節(jié)能。 1、怎樣才能得到高的能效比COP值： 1）在熱泵整個系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用的是載熱體冷媒，（它好像汽車拉貨。拉的要多；跑的快；裝卸要快；又省油）這就要求載熱體冷媒除具有制冷劑的性質(zhì)外，還應(yīng)具有單位吸熱量要大、吸放熱要快而多；蒸發(fā)溫度（冷媒的兩態(tài)：液態(tài)和氣態(tài)轉(zhuǎn)換溫度點）要低（-10ºC時仍能吸熱）；在能產(chǎn)生65熱水的同時又要求冷媒的臨界壓力要低，低于普通熱泵系統(tǒng)保護壓力2.6MPa，（壓縮機保護壓力2.8MPa）。否則壓力太高對壓縮機不利或使壓

5、縮機進入高壓保護而不能制高溫熱水，甚至壓縮機長時間在高壓下工作而損壞。 2）要求有較大換熱面積的蒸發(fā)器，與空氣接觸的表面積越大，在同等條件下能搬運到的熱量就越多，能效比COP值就會越高越節(jié)能。 3）熱泵熱水機組中關(guān)鍵部件壓縮機，要求壓縮機排氣量、排冷量、能效比、旋轉(zhuǎn)率等性能指標好，并且要和整個系統(tǒng)及采用的冷媒相匹配，否則冷媒對銅產(chǎn)生腐蝕作用，損壞熱泵系統(tǒng)，采用美國谷輪壓縮機，再和高效的冷媒，增加了表面積的蒸發(fā)器相匹配，所以其能效比COP值高，能效比COP值可達到4.7 4）冷媒必須是環(huán)保型:我們委托上海市環(huán)境保護產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗總站對冷媒進行檢測，檢測結(jié)果：純度99.99%；水分0.001%；

6、蒸發(fā)殘渣0.0012%；消耗臭氧潛能值ODP值小于0.11。 2、和空調(diào)的區(qū)別：有人說熱泵就是空調(diào)的反用，這句話對也不對，它們都是應(yīng)用逆卡諾原理這是對的，不對的是： 1）使用的溫度范圍不一樣；空調(diào)的調(diào)整溫差十幾度，熱泵的溫差30-40度，有時要達到60度，這么大的溫差范圍就要求兩者不同。 2）由于溫差大，熱量搬運量大，所以選擇運輸工具就是載熱體(冷媒)不同。 3）系統(tǒng)不同：載熱體(冷媒)不同, 運輸工具不同與之匹配的系統(tǒng)就不同。 三、空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的優(yōu)勢 1、熱能來源豐富。太陽的能量是巨大的，取之不盡用之不竭，而且有大部分能量是以地流熱、輻射熱等形式存在于空氣中。特別在中國南方地區(qū)環(huán)境溫度

7、高，優(yōu)勢更加明顯。 2、運行費用低?？諝庠礋岜脽崴到y(tǒng)利用很少的電搬運幾倍的熱量到水中，年節(jié)約率可高達70以上。 3、使用效果好?？諝庠礋岜脽崴到y(tǒng)采用容積儲熱方式，特別是集中供熱系統(tǒng)采用定溫放水、溫差循環(huán)系統(tǒng)后，運行更可靠、節(jié)能效果更明顯。 4、環(huán)境效益明顯。空氣源熱泵熱水系統(tǒng)無論在制作過程還是在使用過程中，都沒有任何污染，特別在環(huán)境污染日益嚴重的今天，更為重要。 缺點：由于空氣能是分散能源，制熱速度慢，熱水要儲熱式。 四、熱泵集中供熱水系統(tǒng)的案例分析 某學院學生公寓用熱水系統(tǒng)的案例分析 （1） 設(shè)計要求： 1、用熱水人數(shù)：2000 人 ，每人每天用熱水量40升。 2、設(shè)計日用熱水量為：80

8、 T 3、用水溫度：50-60。 4、處理管道冷水，即開有熱水。 5、定時或不定時放水，用戶可任意設(shè)定時間段供水。 （二）熱泵系統(tǒng)配置 1、空氣源熱泵十匹機組8臺；儲熱水箱80T；加熱水箱3T二個。 2、溫控系統(tǒng)及定溫放水系統(tǒng)：熱水系統(tǒng)控制為全自動控制，水溫可在45-65之間任意設(shè)定，熱泵機組和加熱水箱組成一個循環(huán)系統(tǒng)，當加熱水箱溫度達到55時，熱水自動送到儲熱水箱中，當儲熱水箱中儲滿55熱水后，熱泵機組自動停止。當使用熱水時，儲熱水箱中水位下降，熱泵機組自動啟動，加熱水箱中55熱水向儲熱水箱中補水，直到儲熱水箱中水滿為止。保證熱水系統(tǒng)全天候供用55的恒溫熱水。 （三）各種熱水設(shè)備運行費用比較

9、 1、設(shè)計參數(shù)及所需熱量計算： 1）設(shè)計要求：全天候用水，燃油熱水器、電熱水器、太陽能電輔助加熱、空氣源熱泵四種熱水器。 2）設(shè)計參數(shù)： （1）設(shè)計用熱水80噸; （2）自來水溫度按15，某地區(qū)平均每年的陰雨天為90天，因此太陽能的有效利用天數(shù)為275天。 3）所需熱量的計算： （1）每天所產(chǎn)的熱水總量：80 噸。 （2）每天將80噸水從15加熱到55所需熱量為Q吸。 根據(jù)水升溫吸熱計算公式：Q吸=C入.M.t 式中：C入水的比熱=1kcal/kg. M被加熱的水量（kg） t溫升（） Q吸=1kcal/kg×80000 kg×（55-15）=3200000kcal 2、各

10、種熱水器每年運行費用計算： 1）燃油及電的熱值及效率參數(shù)： （1）柴油的熱值為10200 kcal/kg （2）燃油熱水器的熱效率為0.82 （3）電的熱值為860 kcal/kwh （4）電熱水器的熱效率為0.95 （5）0號柴油的市價為5.0元/kg （6）商業(yè)用電平均每度為0.5元 2）燃油熱水器每年運行費用： 將80噸水從15加熱到55，每天需用的燃油為： 3200000÷10200÷0.82=383kg 每天的燃油費用為5.0元/公斤×383kg =1915元 每年的燃油費用為1915元/天×365天= 698975元 平均每噸熱水的費用為：6

11、98975元÷80噸÷365天=24元 3）電熱水器每年運行費用： 將 80噸水從15加熱到55，每天需用的電量為： 3200000÷860÷0.95= 3917度 每天用電費為0.5元/度×3917度=1959元 每年用電費為1959元/天×365天= 715035元 平均每噸熱水費用為：715035元÷80噸÷365天=25元 4）太陽能熱水器每年運行費用：（按全年90天陰雨天計算） 輔助電加熱每年費用為 1959元/天×90天=176310元 。 平均每噸熱水費用為：176310元÷80噸

12、÷365天=6元 5）空氣源熱泵每年運行費用： 將 80噸水從15加熱到55，每天需用的電量為： 3200000÷860÷4.0（COP值）= 930度 每天用電費為0.5元/度×930度= 465元 每年用電費為 465元/天×365天= 169725元 平均每噸熱水費用為：169725元÷80噸÷365天=5.8元 3、各種熱水器每年運行費用比較： 燃油熱水器每年運行費用：698975元 平均每噸熱水的費用為：24元 電熱水器每年運行費用：715035元 平均每噸熱水費用為：25元 太陽能熱水器每年運行費用：176310

13、元 平均每噸熱水費用為：6元 空氣源熱泵每年運行費用：169725元 平均每噸熱水費用為：5.8元（4） 使用空氣源熱泵運行費用承諾 我們鄭重承諾：使用空氣源熱泵，在某地區(qū)全年平均每噸水從15加熱到55用電量不超過12度電，若實際運行超出承諾，我們賠償超出部分的所有費用。 計量方法：熱水箱進水口安裝數(shù)字水表，控制箱安裝電度表。（五）設(shè)備投資回收期及成本分析 1、每噸熱水的成本計算： 1）每噸自來水的價格:2元 2）用空氣源熱泵加熱每噸水的費用:6元 每噸熱水的成本為：自來水的價格2元熱泵運行費用6元=8元 2、設(shè)備投資回收期計算： 若考慮學生放假，每年使用熱水時間為10個月計算 使用空氣源熱泵每噸熱水的成本為： 自來水的價格2元熱泵運行費用6元=8元 使用電熱水器每噸熱水的成本為： 自來水的價格2元電熱水器運行費用25元=27元 兩者每噸熱水的差價為：27元-8元=19元 每天熱水差價為：8