热泵热水系统设计及案例分析说明

时间：2024-10-10 来源：作者：

　　目前市场上，中央供应热水的加热设备有锅炉、太阳能、热泵等三种：

　　1吨水温升40℃的加热费用：

　　备注：

　　1、热泵使用工况：环境温度20℃;

　　2、电费：0.8元/kW·h;管道煤气(液化石油气)18.00元/m3;柴油价格：4.70元/L;

　　3、燃油热水炉热效率75%，燃气热水炉热效率85%，电锅炉热效率95%，热水设备热效率370%;

　　4、单位燃料热值：柴油8466kJ/L，管道煤气(液化石油气)25000kJ/m3，电860kJ/kW.h;

　　5、运行费用计算公式：水量×温升÷热效率÷单位燃料热值×燃料单价。

　　热泵与太阳能(燃油锅炉辅助加热)经济性比较——全年分析比较(仅供参考)

　　热泵设备基本原理：

　　在运行中，蒸发器从周围环境中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸汽经压缩机压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了储水箱中的水。冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。

　　种类介绍：

热泵种类（按吸收能量来源分）	特点
1、空气源热泵	吸取空气中的热能
2、水源热泵	吸取水的热能
3、水环热泵	吸取建筑物的热能
4、地热源热泵	吸取地底土壤的热能
5、双源热泵	（水源热泵和空气源热泵结合）

　　水环热泵：利用热泵机组将空调房间热量转移到循环水中，从本质分析水环热泵属于空气源热泵。

　　此外，热泵按工作环境温度的种类可分为：低温热泵，普通热泵。

　　热泵按产热温度的种类可分为：中温热泵(50-70℃)高温热泵(80-90℃)。

　　商用空气源热泵热水系统：

　　商用空气源热泵热水系统：利用热泵机组对集中水箱里的冷水进行循环加热，将热水输送到每个用水点。

　　组成部分：热泵，保温水箱，管网(管道、阀门、水泵)，自控系统。

　　热泵热水系统包括热泵主机和换热储水箱两部分。热泵机组部分包括风冷式蒸发器、压缩机及膨胀阀;集中水箱为内置冷凝盘管的储热水箱。冷媒(工质)在蒸发管内吸收环境空气中的热量，通过热泵循环由冷凝盘管在水箱内释放热量，加热水箱中的水。

　　1、热泵机组选型

　　① 日大用热水量的确定 M;

　　② 需要热泵机组输入功率计算：

　　P1=(M×⊿t )÷(COP×q×t)

　　P1—需热泵热水设备的输入功率，KW;

　　M—日大用热水量的确定(冬季)，L;

　　⊿t—冷水温升，40~45℃;

　　COP—单台热泵热水设备的热效率(冬季)，3.5;

　　q—电的热值，860kcal/kw·h;

　　t—每天热泵热水设备理想的运行时间，20H;

　　例：广东地区，日大用热水量为20吨

　　P1=(M×⊿t )÷(COP×q×t)

　　=(20000×45)÷(3.5×860×20) = 15 KW

　　广东地区可以按：用水吨数×0.75计算

　　2、水泵选型

　　3、热水管网设计

　　4、保温水箱容量设计

　　5、自动控制系统设计

　　在中央供热水中，为达到预期效果，使用各不同种类热水设备搭配，使其优势互补。

　　1、热泵与锅炉搭配：

　　说明：热泵系统对冷水进行预热，再将预热水送到锅炉里进行加热。

　　备注：冷水温度越低，热泵效率越高(如冷水温度从15℃→20℃，效率可达550%;如水温度从55℃→60℃，效率130%)。

　　2、热泵与太阳能搭配：

　　说明：晴天利用太阳能进行加热，雨天及日照强度差时利用热泵进行加热。

　　特点：节能，投资费用昂贵。

　　空气源热泵热水系统的适用范围：

　　学生公寓：采用多机并联，自动控制，每栋宿舍配置一台主机和一台水箱，先进的自动pos机收款或定时供水系统。冬夏季节根据学生用水情况调节热水量。在夏天，用热水量少时，少制热水，在冬天，用热水量多时，多制热水，避免太阳能热水器在夏季暑假期间制造大量热水，但学生放假无人使用热水，每天必须放水降温，浪费大量水资源的麻烦。

　　工厂医院：采用单机或多机并联，可根据员工上下班制度采用分时供水，灵活机动，更加节能，克服了使用太阳能热水器受雨天，冬天无热水，水温不稳定等缺点。

　　酒店宾馆：采用单机或多级并联，全自动控制与完善的供水及回水系统，采用德国wilo增压泵及循环泵，确保供水系统稳定。可根据峰谷电省钱。

　　桑拿泳池：采用多机并联，既节省了高额的费用又得到了安全的保证。

　　美容美发：采用一个主机加热两个水箱的方式，占地面积小，加热快，采用边用边加热的方式。

　　别墅家庭：主机外挂于墙上，水箱放置于阳台，在节能的同时达到了安全美观，与建筑浑然一体，克服太阳能热水器安装难，影响建筑美观的难题。

　　空气源热泵热水系统案例分析：

　　用户情况：广东某医院住医楼有300床位，原有锅炉系统供应热水，现改装为纯热泵系统。

名称	床位（位）	用水定额（升/位）	用水总量（吨）
住院用热水	300	100	30
备注：室内热水输送管道不在本方案设计及报价范围内。

　　输入功率可以按：用水吨数×0.75

　　P1=30×0.75=22.5KW

　　选用三台XXXX热泵热水机组：

热泵型号	输入功率	小时产水量
XXXX	9.3kw	623 L/H
三台机组18小时产水量为33吨＞30吨/日

　　用户情况：广东某学校500人宿舍楼，需采用热泵中央供应热水，共5层，每房设出水。

名称	人数	用水定额（升/位）	用水总量（吨）
学生宿舍	500	25	12.5
备注：IC卡水控计费系统不在本方案设计及报价范围内。