宾馆洗浴采用空气源热泵热水系统工程实例经济技术分析bgkr.docx

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1、宾馆洗浴浴采用空空气源热热泵热水水系统工工程实例例经济技技术分析析引言随着经济济的发展展，能源源紧张以以及环境境保护问问题亦日日益突出出，近年年来，上上海市的的 不少少宾馆都都实施了了“煤改改气（油油、电）”的的环保政政策，但但却造成成了洗浴浴热水费费用升高高，我们们宝山宾宾馆冬季季高峰时时单此项项费用就就高达33万余元元每天，如如何更多多更好地地利 用用自然能能源，特特别是低低品位能能源，避避免和减减少环境境污染，缓缓和能源源紧张问问题早已已是人们们所关注注的课题题。有些些宾馆为为了降低低洗浴热热水的成成本，安安装了真真空管式式太阳能能热 水水系统，靠靠太阳光光的直射射来产热热，是解解决了环

2、环保问题题，也相相应降低低了部分分时段的的洗浴热热水成本本，但据据上海市市近三年年的气象象资料表表明，本本市每年年有近半半年时间间为多云云与 阴阴雨天，此此气候条条件下还还是要靠靠电热管管辅助加加热，而而用电直直接加热热水时的的费用比比锅炉还还高（每每吨水温温升400达300多元），且且需提供供足够大大的楼顶顶安装采采光面积积， 有有一定的的局限性性。太阳阳能是大大自然赋赋予人类类取之不不尽的清清洁能源源，充分分利用它它服务于于人类的的生产、生生活，是是人们长长期以来来的愿望望。空气气源热泵泵热水系系统就是是比较理理想 的的太阳潜潜能（空空气能）的的利用方方式之一一，为此此，我们们宾馆在在鹏悅

3、总总经理与与一班领领导层的的决策下下，责成成保障部部于中全全经理牵牵头成立立了由季季建明、任任海军、俞俞明发、叶叶国 亮亮、张兵兵等工程程技术人人员组成成的QCC攻关小小组，于于20004年下下半年开开始进行行了这方方面的探探索。1.热泵泵与热泵泵的工作作原理热泵技术术是近年年来在全全世界备备受关注注的 新新能源技技术，目目前较多多地应用用于冷暖暖空调机机。日常常生活中中泵的应应用很多多。泵是是一种提提高位能能的装置置，根据据用途不不同有水水泵、气气泵、油油泵等。水水泵主要要是提高高水位或或增 加加水压；气泵主主要是增增加气压压；油泵泵主要是是用于供供油系统统和油压压设备。人人们使用用的打气气

4、筒也是是一种简简单的注注复式气气泵。这这些泵都都是对接接触的物物质直接接作功。“热” 不是物物质，而而是能，广广泛的存存在于自自然界中中的各类类质的物物体中，这这些物质质，我们们认为是是热的载载体，载载体可以以是固体体（如金金属）、液液体（如如水）、也也可以是是气体。热热的 传传递方式式有对流流、传导导和辐射射。“热热”必须须通过载载体携带带并传递递，不同同载体主主要传递递方式不不同。热热泵顾名名思义就就是泵热热的装置置。按照照新的国国际制冷冷辞典的的定义，热热泵 是是以冷凝凝器放出出热量来来供热的的制冷系系统。热热泵按工工作原理理可以分分为蒸气气压缩式式、气体体压缩式式、蒸气气喷射式式、吸收

5、收式、电电热式、半半导体式式和电化化学式多多种。而而目前应应用 最最普遍的的应当是是蒸气压压缩式热热泵。它它的工作作主要是是靠电力力驱动的的压缩机机使热泵泵工质在在压缩机机、热交交换器、节节流装置置等部件件组成的的闭合回回路系统统中进行行循环，通通过工质质 状态态的相变变，将低低品位热热能转化化为高品品位热能能。低端端吸热制制冷，高高端放热热制热，周周而复始始的循环环得到的的是制冷冷又制热热的双重重效应，目目前较多多的应用用于冷暖暖空调。热 泵系系统的工工作原理理。蒸发发器吸收收热后，其其工质蒸蒸发生成成的高温温低压过过热气体体在压缩缩机中经经绝热压压缩变为为高温高高压的气气体，经经冷凝器器定

6、压冷冷凝为低低温高压压液体（放放出汽 化热，而而制热）。液液态工质质经降压压绝热节节流为低低温低压压液体，再再进入蒸蒸发器定定压吸收收热源热热量，并并蒸发变变成过热热蒸气重重复下一一个循环环。所以以利用热热泵热水水机释放放到水 中的热热量不是是直接用用电加热热产生出出来的，而而是通过过热泵热热水机把把热源搬搬运到水水中去的的。利用少量量高品位位的电能能作为驱驱动能源源，从低低温热源源高 效效吸收低低品位热热能并传传输给高高温热源源，达到到了“泵泵热”的的目的。热热泵技术术也是一一种提高高能量品品位的技技术，它它不是能能量转换换的过程程，不受受能量转转换效率率极限11的 制制约，而而是受逆逆卡诺

7、循循环效率率的制约约。其搬搬运的能能力与投投入热泵泵的电能能之比称称为制热热性能系系数又称称能效比比（用来来表示）。其理论效效率为:(工作作温度2733)/温温升T。当当工作温温度255,T为220时，理理论制热热系数就就可以达达到COOP理155。但是实际际当中，电电动机效效率00.955，压缩缩机效率率0.8，换换热器效效率00.9，系系统效率率0.8，则则总效率率为0.950.880.900.8=0.555.CCOP实实1550.55=8.225.这就是说说投入11KW的的电能来来搬运热热量，理理想最高高可以搬搬运8.25KKW的热热量.2.空气气源热泵泵热水系系统的优优势空气源热热泵热

8、水水系统就就是把空空气作为为低品位位热源，通通过查阅阅大量的的文献资资料得知知与常规规热水产产热系统统相比，空空气源热热水系统统具有以以下优势势：2.1 资源丰丰富。地地球上百百分之九九十几的的能量是是来自太太阳的，太太阳能数数量巨大大，且取取之不尽尽用之不不竭，一一系列的的常规能能源，譬譬如煤炭炭、石油油都是太太阳能长长期转换换的结果果，而 这只是是相当小小的一部部分能量量。另外外一大部部分能量量都以地地流热、辐辐射热等等形式存存在于空空气中。空空气源热热泵热水水系统就就是将空空气中的的这些热热量和其其他低温温热源中中无法利利用 的的潜热及及工业排排放的废废热通过过泵搬运运到水中中去，从从而

9、使水水变热。2.2 技术的的日趋成成熟。国国际上美美国空气气源热泵泵热水器器已经有有20多多年历史史了，澳澳大利亚亚也在115年前前就开始始研制同同类产品品，国内内虽然起起步较晚晚，但在在国家重重点扶持持和科 研、生生产部们们的不断断努力下下，目前前空气源源热泵热热水机的的生产已已初具规规模，部部分厂家家产品已已达到或或超过国国际先进进水平，空空气源热热泵热水水机的产产业化和和产品质质量的提提高， 为我们们的尝试试提供了了条件。2.3 优越的的经济性性。空气气源热水水系统利利用很少少的电搬搬运几倍倍的热量量，年节节约率高高达800%以上上。2.4 良好的的实用性性。空气气源热泵泵热水系系统采用

10、用的是容容积式储储热方式式，在短短时停电电停水的的情况下下可连续续供热水水，且费费用低于于常规热热水系统统，连续续供水还还可减少少管道腐腐蚀，延延长管道道寿命并并保证水水质清洁洁。2.5 无以伦伦比的环环境效益益。空气气源热能能是无污污染能源源，这是是其它能能源所无无法比拟拟的，在在环境污污染日趋趋严重的的今天，这这一点更更为重要要。3.探索索过程3.1 热泵机机组的选选定空气源热热泵热水水机组，顾顾名思义义关键在在于热 泵。要要靠热泵泵把存在在于空气气中的低低品位热热能搬运运到水中中去来把把水加热热，一就就要求压压缩机能能承受高高温高压压；二要要求有较较大换热热表面积积的蒸发发器，与与空气接

11、接触的表表面积越越 大，在在同等条条件下能能搬运到到的热能能就越多多，能效效就会越越高越节节能；三三是高性性能的搬搬热的工工质（也也称冷媒媒），要要能在严严寒的冬冬季把寒寒冷的空空气中低低品位的的热能采采集提高高 搬运运到水中中去，要要求工质质的两态态（液态态与气态态）转换换温度点点要低于于-255，同时时要能产产生655的热水水又要求求工质的的临界压压力要低低，否则则压力太太高对压压缩机不不利或 使压缩缩机进入入高压保保护而制制不了高高温热水水。对照以上上三项以以及厂家家产品的的生产工工艺、质质量保证证、售后后服务等等诸多因因素最终终选定了了由世界界太阳 能协会会理事、中中国空气气源热泵泵热

12、水机机发起人人韩广田田老师研研发的豪豪瓦特热热泵热水水机组，因因该厂家家机组采采用的美美国谷轮轮压缩机机和比同同行业同同类产品品增大到到1.55倍表面面积 的的蒸发器器，特别别是该机机组采用用的是其其自己独独特配方方的混合合工质，打打破了其其他品牌牌机组用用R222或R4417等等单一工工质只能能制到555热水与与适应不不了-55以下环环境 的的极限，产产生655热水时时压缩机机压力为为22KKg，其其他品牌牌的同类类产品到到55时压缩缩机压力力就超过过此值了了。为了了慎重起起见，我我们于厂厂家联系系定在较较寒冷的的 20004年年12月月初在我我们宾馆馆先安装装了一只只日产22吨655热水的

13、的小系统统进行过过冬论证证，到220055年4月月得出数数据表明明：在最最恶劣的的寒冬用用此机组组制一吨吨热水的的 总费费用为77.322元，较较用然气气锅炉的的28.93元元节约了了近755%。3.2 系统方方案论证证与实施施3.2.1 系系统方案案的论证证热泵热水水机组必必须由主主机和水水箱，循循环泵组组成，通通过循环环把主机机产热带带入水箱箱，对水水箱的水水逐渐升升温加 热，水水系统的的工作情情况，直直接影响响到整体体效果，所所以我们们称之谓谓热泵热热水系统统。常用用的系统统有直接接大循环环式和定定温放水水式两种种不同形形式。直直接大循循环又有有一次加加水加 热放水水和不间间断使用用补水

14、两两种。定定温放水水由加热热水箱和和储热水水箱组成成，加热热水箱有有不承压压定温完完全放水水和承压压不间断断自动补补水顶水水放水式式两种。这这些系统统各有优优缺 点点，我们们分析了了2T热热泵热水水小系统统的特性性，发现现在加热热的过程程中，水水温越低低能效比比COPP值越高高，随着着水温的的升高CCOP值值在降低低，相同同外部工工况下同同等的水水从 220加热到到50时段与与50升高到到60时段所所耗用的的能量接接近。最最后选用用用加热热水箱定定温全放放水方式式，控制制系统虽虽然较复复杂，但但每加热热一箱水水都是从从冷水初初 始温温度到设设定温度度全过程程加热充充分发挥挥热泵输输入功率率随温

15、升升变化的的特点CCOP值值较高，节节能效果果明显。加加之冬季季机组间间断工作作不易结结霜。3.2.2 改改造的目目标与方方向。有了2吨吨小机组组过冬的的数据与与基础，在在宾馆领领导的决决策下，我我们首先先选定了了宾馆职职工浴室室与食堂堂用热水水作为节节能改造造的方向向；目标标是结合合浴室采采用智能能磁卡系系统与利利用夜间间低价谷谷电，力力争使节节能改造造后年平平均综合合节约率率达800%（详详见下表表）。节能改造造前节能改造造后节省量浴室日用用热水（吨吨）503515食堂日用用热水（吨吨）15105年均热水水费用（元元）28.9937.021.993日加热费费用（元元）18800.45531

16、5.0015655.455年加热费费用（元元）6863364.251149975.005713389.25综合节约约率83.225%3.2.3 系系统的构构成。根据职工工浴室与与食堂该该造后的的目标日日用热水水量为445T，放放10%的容积积余量，我我们的空空气源热热泵热水水系统的的日产热热水能力力需达到到50TT。3.2.3.11 选用用8台豪豪瓦特JJKR-10HH热泵工工程机 组。日日产热水水量为550T，通通过查阅阅该公司司产品资资料再结结合实际际情况，春春夏秋三三季环境境温度和和入水温温度比较较高，上上海地区区最高气气温达335，按平平均环境境温度为为 255，入水水温度为为20时，

17、110匹机机每小时时产600热水7750LL，用88台100匹机工工作8.5小时时可产660热水550T。冬冬季气温温比较低低，上海海地区最最低气 温为00左右，入入水温度度10，此时时10匹匹工程机机每小时时产600热水4400LL，最恶恶劣的情情况下用用8台110匹机机工作116小时时可产660热水550T。豪瓦特产产品参数数：型号号JKR005HJKR110H额定输入入功率4KW8KW等效输出出制热功功率16KWW32KWW生产热水水温度5566055660热水补偿偿速度(环温225进水200t 40)350LL/h750LL/h制热系数数标准工况况25约4标准工况况25约4进出水口口尺

18、寸G1G1.55设备尺寸寸820820010025mmm85016660114500mm设备重量量153kkg300kkg3.2.3.22 一只只储热水水箱。550T容容量(内内部分115T与与35TT独立的的两格，335T供供宾馆职职工浴室室15TT供食堂堂)，内内层不锈锈钢板，底底板厚度度2.00mm,側板厚厚度 11.52.00mm,冲压加加强成型型，内径径7m长长（分成成5m与与2m）3m宽宽2.5m高高，外层层材料玻玻璃钢板板或不锈锈钢板冲冲压加强强成型，两两层中间间10ccm厚的的 PEE橡塑保保温，整整体底部部8根4根220号槽槽钢，在在保温层层中另加加8号槽槽钢框架架。水箱箱外

19、北側側面各带带液位显显示，水水箱顶部部分别各各内置11套不锈锈钢蒸气气管消音音装置，以以 便备备份蒸气气锅炉启启动时使使用。3.2.3.33 两只只加热水水箱.均均为2TT容量，1.228m2.11m，内内外均为为不锈钢钢，中间间50mmm西班班牙聚氨氨脂填充充保温。33台热泵泵机组对对一只加加热水箱箱加热供供给155T储热热水箱，55台热泵泵机组对对另一只只加热水水箱加热热供给335T储储热水箱箱。 3.2.3.44 一只只放置于于食堂楼楼顶提高高位能的的热水储储水箱。33T容量量，11.522m22.1mm，内外外均为不不锈钢，中中间500mm西西班牙聚聚氨脂填填充保温温。3.2.3.55

20、 热水水循环泵泵11只只。8台台热泵热热水机组组8套管管路中各各配用11只，33只小水水箱各配配用1只只。3.2.3.66 电磁磁阀5只只。控制制两只22T加热热水箱的的冷水进进水各配配用1只只，控制制加热完完出热水水到500T大水水箱的配配用3只只。3.2.3.77系统总总电控柜柜1只。控控制700KVAA负荷能能力；具具有漏电电、缺相相、错相相、过载载保护功功能；显显示和控控制两只只加热水水箱与115T、335T储储热水箱箱的水温温；显示示和控制制15TT、355T储热热水箱的的水位；3.2.4 系系统的工工作原理理。3.2.5 系系统各环环节水温温的设定定。(省省略)无论是锅锅炉还是是其

21、他形形式产生生热水，人人们总希希望水的的温 度度越高越越好，我我们经研研究才发发现这是是一个误误区，水水温太高高水的循循环能力力会相应应减小，一一般的水水质在665855之间是是强结垢垢区，665以下是是弱结垢垢区，如如果达 到855以上就就会行成成坚硬垢垢，会阻阻碍热水水系统内内部的水水循环，影影响水温温。国际际上生活活标准热热水为660，洗浴浴用水为为40-455，利用用低水温温，大容容量的办办法 可可以提高高系统的的效率。所所以我们们把加热热水箱的的排热水水温度设设定在556，热泵泵机组最最终停机机温度设设定为558。3.3 系统方方案的实实施由于整个个系统方方案在前前期进行行了周密密的

22、论证证与分析析，加之之我们宾宾馆又有有一支具具有多年年制冷锅锅炉水电电管工经经验的工工程技术术人员队队伍，经经与豪瓦瓦特公司司技术人人员的多多方接洽洽、共同同努力，经经过近一一个月的的时间，整整个改造造项目全全部完成成并投入入运行。现现在系统统全自动动运行一一切正常常。4.经济济价值分分析系统投入入运行后后，我们们在20005年年5月227日222：000开始始到5月月28日日7：224记录录了一组组水电数数据如下下： （环环境温度度：211；进水水温度118；出水水温度556）时段耗电电费单价价（元）电费（元元）27日222:000-228日66:000396KKWh0.2667105.74

23、28日 6:000-228日77:24466KWWh0.977264.115小计462KKWh169.89总产热水水量（吨吨）50.66平均每吨吨热水加加热费用用(元)3.366宾馆用水水单价为为1.22元/吨吨，排污污费为11.5元元/吨则在以上上工况下下，系统统产生每每吨热水水的总费费用为：3.33611.21.55=6.06元元较原来用用燃气锅锅炉时每每吨热水水费用228.993元节节减了：28.93-6.006=222.887元夏季的环环境温度度上海最最高达335，此时时进水温温度可达达21，冬季季上海的的最低气气可低至至-5，进水水温度为为4，但相相对时间间较短，为为此，我我们把以以

24、上记录录的数据据作年平平均数据据来计算算：系统每年年节约费费用总额额为：222.887550.663665=442.224万元元5.存在在的问题题和下一一步打算算热泵热水水系统投投入运行行后，发发现8台台 热泵泵机组在在7米乘乘7米的的很小范范围内工工作，加加之上面面建有四四坡面的的阳光房房顶，使使机组换换热出来来的冷气气（每小小时近110万立立方的风风量）打打到房顶顶坡面又又返回机机组，形形成 冷冷风的恶恶性循环环，限制制了机组组对四周周热空气气的采集集与对流流，使热热泵机组组的最佳佳节能优优点没有有充分发发挥出来来。为次次，我们们计划在在近期给给8台热热泵组机机加上出出冷气的的风 道道，并在在夏季把把冷气引引入宾馆馆的食堂堂和洗衣衣房加以以利用。6.结论论通过对上上述工程程实例分分析，我我们可以以看出空空气源热热泵热水水 机组组是一种种新型的的高效、环环保、安安全的节节能产品品，空气气源热泵泵热水系系统逐步步替代电电、燃气气、燃油油热水系系统是必必然趋势势。该产产品可以以有效地地解决目目前国内内有关部部们对节节 约能能源、环环保、安安全等各各方面较较棘手的的问题，利利国利民民，值得得大力推推广应用用。