中央热水工程：空气能中央热水工程案例解析
开平市翠山湖空气能中央热水系统工程为典型的纯热泵热水系统，本文将从系统设计、运行原理及经济效益等方面进行全面解析，介绍关于宿舍楼空气源热泵系统的一般设计方法。
关键词：空气源热泵热水系统
1、工程概况
开平市翠山湖空气能中央热水系统工程项目主要为宿舍提供日常生活用热水。本项目采用节能高效的空气源热泵辅助加热系统，共有七幢宿舍楼，分别是D1、D2、D3、E1、E2、E3、E5，以下为每栋楼的用水量情况：
D1幢宿舍楼：五层半用水，每人每日用水35Kg，总用水量为21吨(55℃)。
D2、D3、E3、E5幢宿舍楼：每幢宿舍楼每人每日用水35Kg，总用水量为18吨(55℃)。
E1幢宿舍楼：六层楼用水，每人每日用水35Kg，总用水量为21吨(55℃)。
E2幢夫妻房宿舍楼：六层楼用水，每人每日用水40Kg，总用水量为7吨(55℃)。
2、气象参数
开平位于广东省中南部、珠江三角洲西南面，毗邻港澳，北距广州市110公里，地跨东经112°13’～112°48’，北纬21°56’～22°39’，东北连新会，正北靠鹤山，东南近台山，西南接恩平，西北邻新兴。开平市属南亚热带季风海洋性气候区，年均气温21.5度，年降雨量1700-2400毫米。
3、设计规范
《热泵供热系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713-2002
《空气能热泵技术条件》GB/T6424
《空气能热泵性能实验方法》GB/T4271-2000
《空气能热泵系统安装标准》QB/T15816-2004
《建筑给水排水设计规范》GB/50015-2009
《民用建筑电器设计规范》JBJ/T16
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
4、系统设计
本项目每栋楼设计一套独立的太阳能热水系统，根据用户用水习惯，系统设计采用定时供水系统，通过现场勘查及根据甲方要求，D2、D3、E3、E5幢宿舍楼，设计安装3台6吨不锈钢卧式保温水箱，每台水箱配置一台型号为SYE-SKR-07的空气源热泵，D1、E1幢宿舍楼设计安装3台7吨不锈钢卧式保温水箱，每台水箱配置一台型号为SYE-SKR-07的空气源热泵，E2幢夫妻房宿舍楼则设计安装1台7吨不锈钢卧式保温水箱，水箱配置一台型号为SYE-SKR-07的空气源热泵，空气源热泵参数如表1所示。
此配置根据国家规范要求及系统定时段供55℃的热水所需制热时间不超过12小时计算，因此无论阴雨天还是气候温度低（-5℃以上）的情况下都能完全满足用户用水需求。当某台空气源热泵检修时，其余空气源热泵至少能满足制供≥50%的热水量，保证系统正常运行。
阀门、管材及配件是系统工程中很重要的一部分，本项目中的管材均使用的是优质的PPR热水管，该类型的热水管道能承压2.0MPa，满足热水的输送。保温采用PEF保温材料，外包铝皮防护，也极其美观。
表1选用空气源热泵参数
名 称
单 位
数 值
SYE-SKR-07
电源
V
380V
3N～50HZ
制热功率
KW
21.44
额定功率
KW
5.46
循环水泵产水量
L/h
650
加热方式
台
循环式加热
额定出水温度
℃
55
设备自重
Kg
200
工作环境温度
℃
-7至43
标准工况：环境干球温度20℃，湿球温度15℃。
所选用空气源热泵有如下特点：
1）该空气源热泵能效比高。
2）压缩机采用国际优质*“谷轮”涡旋式压缩机，效率高、噪声低、能耗低、维修方便。
3）采用四通阀换向化霜，除霜功能系统采用PID三态化霜技术。
4）机组设有压力、温度等显示装置，其功能具备：自动启停，掉电记忆功能（停电自动恢复运行）、高低压保护、压缩机过流过载保护、热水超温保护，缺水停机保护，高压保护等多重安全保护。
5）制热温度可达55℃，满足国际热水输出标准的要求。
6）机组采用智能化设计，无需安排专职人员看守，自动调节，智能运行。
7）机组使用寿命长。
8）适用于酒店宾馆、健身场所以及医院、学校等企事业单位洗浴取暖。
安装图1
安装图1
安装图2
安装图2
5、系统原理
本系统设计主要采用空气源热泵加热，集中贮热，并定时供应热水。
系统原理图
系统原理图
补冷水电磁阀主要采用定时间定水位控制；空气源热泵主要采用定温定时间段控制，为系统提供热量；供热水系统主要采用供热水电动阀与供热水增压泵联动控制，当到达供水时间时，供热水电动阀打开，若供热水系统水压不够时，打开供热水增压泵，以满足热水压力要求。本方案内所有温度均为可调节设计。
6、效益分析
本项目以全年365天供应热水，使用空气源热泵每天将121m³水（平均初始冷水温度20℃）加热到55℃，需耗能量为：
Q＝m△T＝121000kg×（55-20）℃
＝4235000Kcal
△T—水的温差（产热水温度—初始冷水温度）
m—水的质量（kg）
采用空气源热泵耗电量为：
4235000/（860Kcal/kg×350％）≈1407（kw/h）
采用电加热耗电量为：
4235000/（860Kcal/kg×95％）
≈5183.6（kw/h）
与电加热相比，每年节省电量：
（5183.6—1407）×365=1378459（kw/h）
与电加热相比每年节约费用：
1378459×0.68元/kw/h≈93.7（万元）
(注：1度电产生的热值为860Kcal，空气源热泵年平均热效率为350%，电加热管年平均热效率为95%，电价暂定0.68元每kw/h取费)
7、结语
采用空气源热泵系统，具有安全、稳定、经济等特点，与电加热相比，本项目每年大约节约137.8万度电，可节约费用约93.7万元/年，从本工程案例可以看出，节能效果非常显著，经济实用。
