学生浴室空气源热泵热水系统浅谈

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1、学生浴室空气源热泵热水系统浅谈　　【摘要】在创建节约型校园过程中，我校将部分学生浴室的供热系统改造为空气源热泵，本文以我校湖滨学生浴室空气源热泵的实际运行情况为例，对空气源热泵机组、系统组成及运行效益进行分析比较。【关键词】空气源热泵系统能效一、项目概况湖滨浴室位于我校湖滨学生宿舍区，二层独立建筑，一楼设淋浴头88个，二楼设淋浴头92个。浴室热源采用环保无污染且经济节能的空气源热泵加热系统，由空气源热泵热水机组制取洗浴用热水。考虑冬季随环境温度的改变、空气源热泵机组效能衰减等因素，冬季另配置有蒸汽混合加热器辅助加热（

2、其蒸气来源于燃气锅炉），与空气源热泵机组联合制取洗浴热水，保证系统全天候的制热效果。系统设计热水送水温度为50℃。按全年学生用水量的平均值，本项目洗浴热水的每天设计供应水量160吨，分为4个40吨模块化供水单元，采取并联供水模式。当季节变化用水量减少时，可选择单模块（或双模块）运行方式，有效地控制能耗。二、空气源热泵系统1、系统计算参数（见表1）2、热泵机组选型6根据本工程的实际情况，空气源热泵热水机组的选型需满足热水供应，当冬季空气源热泵热水机组出力不足时，启动蒸汽加热器辅助加热。武汉地区最冷工况下室外湿球温度按-

3、4.0℃计算，热泵的制热量修正系数为0.6，冷水计算温度为5℃。按160吨水所需要的热量计算：若冬季冷水的温度5℃，那么热水所提升的温差就是45℃，根据公式Q=Lp×Δt×1.01可计算出综合热量：Q=Lp×Δt×1.01Kcal=160000×45×1.01Kcal=7272000Kcal（÷0.86）=8456KW若确定机组运行时间16小时为加热时间，那么每小时所提供的热量应该为528KW。本项目的热水系统设计为4套独立系统，则每套系统设计的小时热量为142KW。每套系统的空气源热泵机组总配置为：RBR-36F机

4、组3台，3台机组的平均小时产热量145.725KW，即可满足要求。3、热泵机组选型校核额定工况下空气源热泵热水机组制热能力：每套系统机组制热量145.725KW，每小时产50℃热水量：145.725KW×0.86÷（50℃-5℃）=2.78m3；机组日实际运行时间为：160m3÷（2.78×4）m3/h=14.39小时。6最冷工况下空气源热水机组制热能力：武汉地区最冷工况室外湿球温度为-4.0℃，热泵的制热量修正系数为0.6，冷水计算温度为5℃。每套系统机组产热量：145.725KW×0.6=87.435KW，每小时

5、产50℃热水量：87.435KW×0.86÷（50℃-5℃）=1.67m3；4套系统每天产水量（50℃）为4×1.67×14=93.52吨。在该工况下，学生浴室热水系统项目辅助加热需配置每小时227KW的热量。4、系统组成本系统由4个模块单元组成，每个模块单元由空气源热泵热水机组、蓄热保温水箱、机组制热循环泵及管路、热水供水泵及管路、回水管路、集中控制柜等组成。系统原理如图1所示。系统有4个独立的制热模块单元，每套独立模块系统中3台空气源热泵机组（制热量40KW）与水箱采用并联加热方式，热水循环泵一用一备。机组开机后

6、，循环泵启动，水在空气源热泵机组的换热器中加热又循环回水箱，然后由水箱下部循环管循环回机组换热器加热，如此周而复始循环加热直至保温水箱里的水到达设定水温。每套独立系统模块的水箱与水箱有管道连接，每套模块系统可独立运行，也可并联多模块运行，紧邻的系统可以并联组合起来作为一个整体系统制热，满足高峰期的洗浴用水。6空气源热泵热水机组与水箱连接管道设有过滤器、水流开关、阀门。过滤器装设在机组的进水口处，阻止进水中的杂物进入机组，保护机组的换热器及循环管路，防止堵塞。水流开关负责机组的正常运行，当保温水箱中缺水或管路不通，无循

7、环水流时，主机处于自动保护不开机状态。机组进出水口装设阀门主要用于机组停机检修，当单台机组需要检修或维修时，关闭进出水阀门，不影响其他机组运行。其停机温控设定范围由环境温度至50℃。5、工作原理空气源热泵热水机组作为一种热源有着独特的功用，在制取50℃左右的热水其能效比（COP值）能达到4左右，也就是说输入功率与输出功率之间是4倍左右，在以空气作为采热的对象连续工作中，热泵机组能高效吸收空气中热量并转移能量，用于制热水。其工作原理如图2所示。由于空气源热泵式热水器消耗的能量是机组内部压缩机功率，所以它的功耗很低，压缩

8、机工作的时候工质循环吸收了空气中大量的热量，从而能有3—4倍于压缩机功率的热量输出，这样就形成很高的能效比（COP）。在相同的环境条件下加热等量的水到相同的温度，空气源热泵热水器所花的费用约是电热水器所花的费用的1/4。因此它具有节能环保优势且无任何排放，这也就是该项目的最大优点。在该项目中，空气源热泵热水机组在环境温度低于7℃时，制热效率开始