空气源热泵设计完整方案.docx

第一章 空气源热泵热水系统方案设计文件

目 录
第一章 空气源热泵热水系统方案设计文件
一、工程项目概况
二、地理位置及气候
三、工程设计依据
四、设计参数
五、热水系统设计计算
六、热泵设备选型
七、保温储热水箱选型
八、系统运行技术措施
第二章 运行成本分析
一、方案运行费
二、效益
三、不同形式制取热水成本分析

制取生活热水，考虑节约运行费用，新能源—— 空气源热泵热水机组是目前比较节能、 环保的一个产品。
热泵热水器作为一种新型热水和供暖热泵产品，是一种可替代锅炉的供暖设备和热水装 置。与传统太阳能相比，热泵热水器不仅可吸收空气中的热量，还可吸收太阳能。热泵热水 器通过制冷剂温差吸热和压缩机压缩制热后，与水换热，大大提高热效率，充分利用了新能 源，是将电热水器和太阳能热水器的各自优点完美的结合于一体的新型热水器。目前， 热 泵热水器有空气源热泵热水器系列，是开拓和利用新能源最好的设备之一。
热泵是利用设备内的吸热介质(冷媒)从空气或自然环境中采集热能，经压缩机压缩 后提高冷媒的温度，并通过热交换器冷媒放出热量加热冷水，同时排放出冷气，制取的热水 通过水循环系统送入用户进行采暖或直接用于热水供应。
热泵在使用低谷电时更能节约用电。
产品特征：
1、高效节能：其输出能量与输入电能之比即能效比(COP)一般在 2~6 之间，平均可达 到 3.5 以上， 而普通电热水锅炉的能效比(COP)不大于 0.95，燃气、燃油锅炉的能效比(COP) 一般只有 0.6~0.8，燃煤锅炉的能效比(COP)更低一般只有 0.3~0.7。
2、环保无污染：该产品是通过吸收环境中的热量来制取热水，所以与传统型的煤、油、 气等燃烧加热制取热水方式相比，无任何燃烧外排物，制冷剂对臭氧层零污染，是一种低能 耗的环保产品，具有良好的社会效益，是一种可持续发展的环保型产品。
3、运行安全可靠：整个系统的运行无传统热水器(燃油、燃气、燃煤)中可能存在的易 燃、易爆、中毒、腐蚀、短路、触电等危险，热水通过高温冷媒与水进行热交换得到，电与 水在物理上分离，是一种完全可靠的热水系统。
4、使用寿命长，维护费用低：该产品的使用寿命可长达 10 年以上，设备性能稳定，运 行安全可靠，并可实现无人操作(全自动化智能程序控制)。
5、可一年四季全天候运行：热泵机组热源来源广泛，包括空气、阳光、雨水、地下水、 工业废气、工业废水和海水等，无论白天、黑夜、室内、室外、地下室，不管晴天、阴天、 刮风下雨或下雪都能照常工作。
6、适用范围广：可用于酒店、宾馆、工矿、学校、医院、桑拿浴室、美容院、游泳池、 温室、养殖场、洗衣店、家庭等，可单独使用，亦可集中使用，不同的供热要求可选择不同 的产品系列和安装设计，从任何角度满中您的要求。

一、项目概况

某学校，计划用热水约100人/天。

二、地理位置及气侯
属北亚热带湿润区，受季风环流影响，形成的气候特点是：四季分明，气候温和，雨水 充沛，日照充足，无霜期长。气温， 1 月平均气温在 2.8℃左右； 7 月平均气温在 28℃左右。 全年无霜期 220 天左右。

三、工程设计依据
1 、甲方提供的工程项目概述及要求。
2、 《建筑给水排水设计手册》。
3、 《建筑给水排水设计规范》。
4、 《简明建筑设备手册》。
5、 《给水排水常用数据手册》。
6 、电器有限公司产品样本。
7、全国民用建筑工程设计技术措施---给水排水。

四、设计参数
1、冬季 冷水的计算温度 5℃(查手册得)。
2、热水出水温度为 55℃。
3、全年平均冷水温度为 15℃。
4、用水量，每天需要 55℃热水量：

100 人×50L/人=5000 L=5T 一个系统

五、热水系统的设计计算
1、根据《建筑给水排水设计规范》 GB50015-2003
①全天耗热量计算(5T)：

冬季 1kcal/kg. ℃×5 吨×(55℃-5℃)×103 × 1.05
=262500kcal
=305.2 KW

春秋季 1kcal/kg. ℃×5 吨×(55℃-15℃)×103 × 1.05
=210000kcal
=244.2KW

夏季 1kcal/kg. ℃×5 吨×(55℃-20℃)×103 × 1.05
=183750kcal
=213.7 KW

②小时耗热量计算：
热泵每天运行时间不超过 24 小时，从节约投资和经济运行最合理考虑，在冬季不 利天气下，我们计算按照每天最长 18 小时计算。
因此每小时耗热量为： 305.2KW/18h=16.96KW/h (5T)

六、热泵设备选型
根据工程项目的实际情况选择空气能热泵热水机组提供热水。
1、热水耗热量为 16.96KW/h (5T)
2 、型空气源热泵热水机组技术参数表。
项 目
额定制热输入功率(25℃)
额定制热量(25℃)
电 源
最高出水温度
额定制热水量(40℃温升)
额定循环水流量
外型尺寸
出水管
进水管
冷凝水管
净 重
400/G-B01
4800
21500
380V/50HZ
60
460
3750
770×810×1015
DN32
DN32
DN20
180Kg
W
W

℃
L/h
L/h
mm

额定工况：空气干球温度为 25℃，湿球温度 19.5℃。

3、根据“” -400/G-B01 型空气源热泵热水机组在国家首家模拟环境实验室的模拟检测 :
在冬季环境温度 5℃条件下，单台“ ” -400/G-B01 型空气源热泵热水机组的额定输 出功率为 14.30 KW.
在春秋环境温度 15℃条件下，单台“ ” -400/G-B01 型空气源热泵热水机组的额定输 出功率为 18.55KW.
在夏季环境温度 30℃条件下，单台“ ” -400/G-B01 型空气源热泵热水机组的额定输 出功率为 24.15 KW.

确定使用机组数量以及运行时间

5T
4、根据空气源热泵热水机组在冬季环境温度 5℃条件的不利工况下， 满足热水工程要求 热泵热水机组冬季全天运行时间为 18 小时。
16.96 KW/h÷14.30KW =1. 18 台
故采用 1 台“ ” -400/G-B01 型空气源热泵热水机组，极端气温下可采用辅助
加热设备。
在春秋季根据空气源热泵热水机组在平均工况(平均气温 15℃)下，满足热水工程
要求
244.2KW÷18.55 KW=h
因此热泵热水机组春秋平均全天运行时间为 13.16 小时。
在夏季根据空气源热泵热水机组在气温 28℃下，满足热水工程要求
213.7KW÷24. 15KW=h
因此热泵热水机组夏季平均全天运行时间为 8.85 小时。

七、保温储热水箱的选型
系统需要的保温水箱。因此根据设计用水量，需要一只 5T 蓄热不锈钢保温水箱。

八、系统运行技术措施
不锈钢保温水箱的进水控制
冷水给水管可以通过进口电磁阀控制补水， 该阀受干水位控制仪和温度控制仪双重控制。 水位仪设两点，低水位 1 点 ，高水位 2 点 。
水位仪测试液位位于低水位且中部温度探头为高温时，电磁阀开启，补水至高水位2 点 或中部温度探头探测到混合水温低于设定时，无论水位有没有补到高水位 2 点，关闭电 磁阀。
进水控制优点：
保证供热水系统不会因供水量不足而断水，影响用户用水。
保证用户用水水温不受影响。

空气源热泵热水机组的运行控制

空气源热泵热水机组的运行根据水温和水流双重控制， 当温感器判定循环管路或不锈钢 储热水箱的水温低于 40OC 时，并且循环管道中有水流经过，启动运行，达到 55OC 时或 水流停止时停止运行。
空气源热泵热水机组的运行控制优点：
保证机组不会因为水流过小，换热不充分而导致机组压缩机进气温度过高，机组过热保 护。
控制机组不频繁的启停，保护机组的寿命。
控制系统的特点

空气源热泵热水机组的运行实现无人值守，全自动运行。
热水系统的水泵和阀门，实现联动，达到系统全自动运行。
减少系统的管理难度。
热水系统达到节能运行的目的。

第二章 运行成本分析

一、方案运行成本分析：
热水机组四季运行费用分析：

5T
春秋
夏
冬
耗热量 kw
244.2
213.7
305.2
输入功率 kw
4.55
4.78
4.28
运行时间 h
13.16
8.85
21.30

全年平均每天能耗量：
5T (262500 kcal +210000kcal×2+183750kcal)÷4
=216562.5 kcal
=251.82KW

采用热泵热水机组年运行成本 (电费按电价 0.74 元/kwh)：
电 费： 5T 冬季 4.28 kw×21.30h×0.74 元/kwh×60 天=4047.68 元/年
春秋 4.55kw×13.16h×0.74 元/kwh×180 天=7975.75 元/年
夏季 4.78kw×8.85h×0.74 元/kwh×30 天=939.13 元/年 总计 12962.56 元/年
人工费：无

热水 5T/天 年运行成本： 13000 元/年

如采用峰谷电，按低谷 0.247 元/kwh 平段 0.562 元/kwh 高峰 0.937 元/kwh 计算，则： 冬季 4.28 kw×(8h×0.247+8h×0.562+5.3×0.937)×60 天=2937.30 元/年 春秋 4.55kw×(8h×0.247+5.16h×0.562)元/kwh×180 天=3993.38 元/年 夏季 4.78kw×(8h×0.247+0.85h×0.562)元/kwh×30 天=351.86 元/年
峰谷电年运行成本仅为 7280.00 元/年。

不同形式制取热水成本分析

一、 采用太阳能热水器 气象局历年资料显示，常武地区有保障使用 期为 200 天/年，冬季、连续阴雨天最少 100 天必须使用电加热，则：
按水温平均 12℃加热至 55℃计算，加热 1.0T 水需要43000Kcal 的热量 5T ×43000Kcal/T=215000Kcal
215000 Kcal÷(860 Kcal/kwh×95%) =263Kwh

263 Kwh ×0.74 元/ Kwh/天=194.62 元/天

194.62 元/ 天×100 天=19462 元/年

二、采用蒸汽加热 电厂开户蒸汽到厂约为压力 1.0Mpa，温度 160~170℃； 减压至 0.6Mpa 温度一般为 140~150℃；热值为 663 Kcal/kg 。则：
按水温平均 15℃加热至 55℃计算，加热 1.0T 水需要40000Kcal 的热量。 5T ×40000Kcal/T=200000Kcal
200000 Kcal÷(663 Kcal/kg×90%) =335.2Kg
335.2Kg ×0.14 元/ Kg/天=46.9 元/天

46.9 元/ 天×365 天=17118.5 元/年

再者，蒸汽增加容量按 1T/日计算，开户费亦是不菲。

三、 采用天然气加热
天然气热值 8600 Kcal/m3 ，热效率 80%，单价 2.50 元/ m3：
按水温平均 15℃加热至 55℃计算，加热 1.0T 水需要 40000Kcal 的热量。 5T ×40000Kcal/T=200000Kcal
200000 Kcal÷(8600 Kcal/ m3 ×80%) =29.07m3

29.07 m3 ×2.50 元/ m3/天=72.68 元/天

72.68 元/ 天×365 天=26528.00 元/年 另:司炉工 1 人×2.0 万/元=2.0 万/年

除每年年检,采用天然气年运行费用为 46528.00 元/年

四 、采用电厂送水
地区电厂送水单价为 22~28 元/吨。按 25 元/吨计算：

5T/天 ×25 元/吨×365 天 = 45625.00 元/年

扣除自来水费,按 2.80 元/吨计算:

5T/天 ×2.8 元/吨×365 天=5110.00 元/年
45625-5110=40515.00 元/年

则 : 采用电厂送水年运行费用为 40515.00 元/年