空气源热泵热水机组控制系统设计及选择应用

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1、空气源热泵热水机组控制系统设计及选择应用摘要：随着能源需求日益紧张，节能减排、低碳环保显得尤为重要。空气源热泵热水器作为新型的节能设备，不仅改善国家电网的供电压力，而且为用户节省大量的运行管理费用。本文对空气源热泵热水机组控制系统设计及选择应用进行了探讨，以期完善和推广空气源热泵热水机组控制系统的运用，为国家的节能减排做出贡献。关键词：空气源热泵热水机组；设计；选择应用空气源热泵热水机组是当今世界上最节能的供热水设备之一，它是利用吸取空气中的热量，制取55°C~60°C（最高可达65°C）的高品质生活热水。空气源热泵热水机组是以制冷剂为媒介

2、，运用逆卡诺原理通过压缩机做功使制冷剂发生物理相变（气态——液态——气态）不断吸热与放热，经过热交换装置及热水循环管网来制取热水的。这是当今世界上开拓利用较好的制热技术之一，它可以替代传统的锅炉蒸汽加热、燃油燃气、电加热、太阳能热水器等制取热水的设施，具有效能高，使用方便，安全节能、清洁环保等优点，使用前景广阔。1工程概况某改造工程安装了空气源热泵热水系统。1.1系统A概况A大厦共11层338间，入住约为1500人。每间房都设有独立卫生间提供热水，空气源热泵热水机组及附属设备均安装于宿舍楼楼顶。设计中依据的规范及标准为《建筑给水排水设计规范

3、》(GB50015—2003)o对A大厦的空气源热泵热水机组进行设备选型，其设计热负荷根据《建筑给水排水设计规范》式5.4.28-1计算，其中热水温度t=55°C,冷水温度t=15°C,用水人数m=1500人，热水用水定额=50L/(人•d)o系统A采用直热加热模式，其特点是被加热水在机组冷凝换热器人口处进人，仅经过一次换热在出口处至预设温度。直热补水加热时间t取10h,计算可得，机组的设计热负荷Qg=175kwo热水日用量q计算为37.5m3,水箱配置的有效容积取热水日用量的80%,为30m3o系统A机组及附属设备见表1,流程见图lo1.

4、2系统B概况B大厦共6层189间，入住约800人，宿舍未设有独立卫生间，每个楼层设有2个浴室，空气源热泵热水机组及附属设备安装在宿舍楼附近地面。系统B采用循环加热模式，其特点是被加热水在水箱和机组冷凝换热器之间通过多次循环加热至预设温度，在整个加热过程中，热泵系统都处于动态工况。机组运行时间设定在白天能效比较大的时段，设定工作时间t为12h,热水用水定额取60L/（人•d）,计算得机组的设计热负荷Qg=93.3kWo热水日用量q计算为24m3,水箱有效容积取20m3o系统B机组及附属设备见表2,流程见图2。1.1系统A运行控制模式5台空气源

5、热泵热水机组分为2组控制，其中2台大机组和1台小机组并联构成组合①，另外2台大机组构成组合②。保温水箱内设置水位传感器和温度传感器各2个，检测的水位、水温信号分别传递给组合①和组合②，控制组合①和组合②的启停，且水位优先控制。水位传感器为竖直方向的4个浮球，对应水箱的4格水位，当低于设定的某一格水位时，开启冷水增压泵和机组进行直热加热模式，把冷水直接加热到T1（取55°C,可调），直至到达设定水位。通过温度传感器检测水箱内的水温，当水箱水温低于设定温度T2（取48°C,可调）时，开启热水循环泵和机组进行循环加热,直至水箱内水温达到设定温度T

6、3（取55°C,可调）为止。系统对机组及热水循环泵、冷水增压泵未设置时控，而对热水增压泵采用变频控制并设置时控，设定运行时间段为6：15〜8：15、10：15〜13：45、16：15〜0：00o系统A控制方案优点：①充分考虑到空气源热泵热水机组直热加热模式即时、高效的特点，进入热水系统的冷水都要经过直热加热。②对机组不设时控以保证居民全天用水水温；对热水增压泵釆取变频控制并设时控，早、中、晚三个用水高峰时段供应热水。因此，该系统基本可以保证热水的全天供应，居民满意度高。缺点：对机组不设时控，机组和热水循环泵能耗大，热损失也较大。2.2系统B

7、运行控制模式系统采用循环加热模式，分别设置有1个循环水箱和2个保温水箱。冷水由市政管网直接进入循环水箱，当循环水箱水位达到设定值后，开启热水循环泵和机组对循环水箱内的水进行循环加热，机组进、出水温差约为6°CO当机组出水温度达到设定值45€时，循环水箱热水进口电磁阀关闭，保温水箱热水进口电磁阀开启，热水直接送人保温水箱存储。当保温水箱的水位低于设定下限值时，补充冷水至设定水位后再次进行循环加热，直至保温水箱内的水位达到设定值。当保温水箱内的水温下降至设定值时，开启热水循环泵和机组对保温水箱内的水再次进行循环加热，直至水箱内的水温达到45°C

8、o系统对热水增压泵设有时控，设定运行时段为11：30—13：00、17：00〜0：00；同时也对机组和热水循环泵设有时控，运行时段为8：00〜20：00o系统B控制方案优点：对机