中央熱水工程：空氣能中央熱水工程案例解析
開平市翠山湖空氣能中央熱水系統工程為典型的純熱泵熱水系統，本文將從系統設計、運行原理及經濟效益等方面進行全面解析，介紹關于宿舍樓空氣源熱泵系統的一般設計方法。
關鍵詞：空氣源熱泵熱水系統
1、工程概況
開平市翠山湖空氣能中央熱水系統工程項目主要為宿舍提供日常生活用熱水。本項目采用節能高效的空氣源熱泵輔助加熱系統，共有七幢宿舍樓，分別是D1、D2、D3、E1、E2、E3、E5，以下為每棟樓的用水量情況：
D1幢宿舍樓：五層半用水，每人每日用水35Kg，總用水量為21噸(55℃)。
D2、D3、E3、E5幢宿舍樓：每幢宿舍樓每人每日用水35Kg，總用水量為18噸(55℃)。
E1幢宿舍樓：六層樓用水，每人每日用水35Kg，總用水量為21噸(55℃)。
E2幢夫妻房宿舍樓：六層樓用水，每人每日用水40Kg，總用水量為7噸(55℃)。
2、氣象參數
開平位于廣東省中南部、珠江三角洲西南面，毗鄰港澳，北距廣州市110公里，地跨東經112°13’～112°48’，北緯21°56’～22°39’，東北連新會，正北靠鶴山，東南近臺山，西南接恩平，西北鄰新興。開平市屬南亞熱帶季風海洋性氣候區，年均氣溫21.5度，年降雨量1700-2400毫米。
3、設計規范
《熱泵供熱系統設計、安裝及工程驗收技術規范》GB/T18713-2002
《空氣能熱泵技術條件》GB/T6424
《空氣能熱泵性能實驗方法》GB/T4271-2000
《空氣能熱泵系統安裝標準》QB/T15816-2004
《建筑給水排水設計規范》GB/50015-2009
《民用建筑電器設計規范》JBJ/T16
《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》GB50242-2002
4、系統設計
本項目每棟樓設計一套獨立的太陽能熱水系統，根據用戶用水習慣，系統設計采用定時供水系統，通過現場勘查及根據甲方要求，D2、D3、E3、E5幢宿舍樓，設計安裝3臺6噸不銹鋼臥式保溫水箱，每臺水箱配置一臺型號為SYE-SKR-07的空氣源熱泵，D1、E1幢宿舍樓設計安裝3臺7噸不銹鋼臥式保溫水箱，每臺水箱配置一臺型號為SYE-SKR-07的空氣源熱泵，E2幢夫妻房宿舍樓則設計安裝1臺7噸不銹鋼臥式保溫水箱，水箱配置一臺型號為SYE-SKR-07的空氣源熱泵，空氣源熱泵參數如表1所示。
此配置根據國家規范要求及系統定時段供55℃的熱水所需制熱時間不超過12小時計算，因此無論陰雨天還是氣候溫度低（-5℃以上）的情況下都能完全滿足用戶用水需求。當某臺空氣源熱泵檢修時，其余空氣源熱泵至少能滿足制供≥50%的熱水量，保證系統正常運行。
閥門、管材及配件是系統工程中很重要的一部分，本項目中的管材均使用的是優質的PPR熱水管，該類型的熱水管道能承壓2.0MPa，滿足熱水的輸送。保溫采用PEF保溫材料，外包鋁皮防護，也極其美觀。
表1選用空氣源熱泵參數
名 稱
單 位
數 值
SYE-SKR-07
電源
V
380V
3N～50HZ
制熱功率
KW
21.44
額定功率
KW
5.46
循環水泵產水量
L/h
650
加熱方式
臺
循環式加熱
額定出水溫度
℃
55
設備自重
Kg
200
工作環境溫度
℃
-7至43
標準工況：環境干球溫度20℃，濕球溫度15℃。
所選用空氣源熱泵有如下特點：
1）該空氣源熱泵能效比高。
2）壓縮機采用國際優質*“谷輪”渦旋式壓縮機，效率高、噪聲低、能耗低、維修方便。
3）采用四通閥換向化霜，除霜功能系統采用PID三態化霜技術。
4）機組設有壓力、溫度等顯示裝置，其功能具備：自動啟停，掉電記憶功能（停電自動恢復運行）、高低壓保護、壓縮機過流過載保護、熱水超溫保護，缺水停機保護，高壓保護等多重安全保護。
5）制熱溫度可達55℃，滿足國際熱水輸出標準的要求。
6）機組采用智能化設計，無需安排專職人員看守，自動調節，智能運行。
7）機組使用壽命長。
8）適用于酒店賓館、健身場所以及醫院、學校等企事業單位洗浴取暖。
安裝圖1
安裝圖1
安裝圖2
安裝圖2
5、系統原理
本系統設計主要采用空氣源熱泵加熱，集中貯熱，并定時供應熱水。
系統原理圖
系統原理圖
補冷水電磁閥主要采用定時間定水位控制；空氣源熱泵主要采用定溫定時間段控制，為系統提供熱量；供熱水系統主要采用供熱水電動閥與供熱水增壓泵聯動控制，當到達供水時間時，供熱水電動閥打開，若供熱水系統水壓不夠時，打開供熱水增壓泵，以滿足熱水壓力要求。本方案內所有溫度均為可調節設計。
6、效益分析
本項目以全年365天供應熱水，使用空氣源熱泵每天將121m3水（平均初始冷水溫度20℃）加熱到55℃，需耗能量為：
Q＝m△T＝121000kg×（55-20）℃
＝4235000Kcal
△T—水的溫差（產熱水溫度—初始冷水溫度）
m—水的質量（kg）
采用空氣源熱泵耗電量為：
4235000/（860Kcal/kg×350％）≈1407（kw/h）
采用電加熱耗電量為：
4235000/（860Kcal/kg×95％）
≈5183.6（kw/h）
與電加熱相比，每年節省電量：
（5183.6—1407）×365=1378459（kw/h）
與電加熱相比每年節約費用：
1378459×0.68元/kw/h≈93.7（萬元）
(注：1度電產生的熱值為860Kcal，空氣源熱泵年平均熱效率為350%，電加熱管年平均熱效率為95%，電價暫定0.68元每kw/h取費)
7、結語
采用空氣源熱泵系統，具有安全、穩定、經濟等特點，與電加熱相比，本項目每年大約節約137.8萬度電，可節約費用約93.7萬元/年，從本工程案例可以看出，節能效果非常顯著，經濟實用。
