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休闲会所、娱乐场所热水系统(即开即热)

学校宿舍、员工宿舍热水系统(即开即热)

商用空气源热泵原理 (应用在商用热水领域    

      商用空气源热泵机组设备内专置一种吸热介质——冷媒,它在液化的状态下低于零下20℃,与外界温度存在着温差。因此,冷媒可吸收外界的热能,在蒸发器内部蒸发汽化,通过热泵机组中压缩机的工作提高冷媒的温度,再通过冷凝器使冷媒从汽化状态转化为液化状态,在转化过程中,释放出大量的热量,传递给水箱中的储备水,使水温升高达到制热水的目的。

商用空气源热泵分类

商用空气源热泵又分为直热式热泵和循环式热泵两种加热方式

直热式热泵

      顾名思义,就是冷水通过机组,一次加热出来就是设定温度的热水。比如在GB/T21362标准的规定中,将水从15℃经过热泵机组,一次加热至55℃。为了使出水温度恒定在设定温度,机组内必须有一套水流量控制模块,通过变流量来控制出水温度。由于热泵机组的能力会随环境温度的变化而变化,而且进水温度也会变化,所以,流量的变化要跟得上制热量的变化。

 

直热式热泵优势

1、冷凝工况稳定

      不管水温和环境温度如何变化,当直热式的出水温度恒定时,其冷凝压力和冷凝温度是基本恒定的。我们可以利用这一特点用冷凝压力调节阀来控制水温。相对于循环式,直热式在冷凝这一侧,至少工况是稳定的。这一点,对于延长压缩机的工作寿命非常关键,对热泵的结霜速度也影响很大。

2、综合能效高

      这里的综合能效,主要指两点,一个是热泵机组本身的能效,一个是水泵的功耗。在实际应用中,直热式的能效比循环式能效高0.3-0.7。以一个每天用水10吨的用户来讲,直热式的平均能效约为4.0,而循环式的平均能效为3.5,一年直热式比循环式少消耗电力6000kWh左右,节约幅度达12.5%!基本上,购买高能效的直热式热泵机组,一年就可以收回所多付出的投资成本!    

3、水温稳定,舒适性好

      直热式热泵将水一次加热至55℃放置在保温水箱中,对于一个保温良好的水箱,其每天的温降一般为2-3℃,只要做好计划,每天根据用水的情况来安排机器的工作时间,每天用水多少,就产水多少,这样,损失在保温方面的能耗就很低。只要水箱里有水,就有热水用,且水温稳定,这一点对于用水的舒适性很关键。 

  

直热式热泵缺点

1、水系统较为复杂,成本高一些

      由于增加了水路调节系统,相同配置下,直热式的成本要比循环式贵一些。

2、水系统阻力稍大

      直热式热泵为了满足水箱恒温的要求,一般都有循环加热功能。直热的特点就是小流量,大温差,循环加热的特点是大流量,小温差。这个特点决定了直热水系统流程比较长,在相同流量下,水阻比循环式大,所以直热的机器是不太合适做循环加热的。在直热模式下,由于流量一般只有循环式的1/8,所以实际上,直热工作时水阻是很低的,一般只有十几kP。

 

循环式热泵

      循环式就是固定容积的水多次经过热泵机组,逐步将水温从低温加热至设定水温的一个过程。在每个加热循环过程中,其水流量一直是稳定的,但是进水温度是逐步升高的。

循环式的优点

1、热泵系统简单

      循环式热泵系统相比直热式系统水路要简单很多,也不牵涉到水位控制。相对故障率要低一些。

2、成本低

      循环式的成本比直热式的成本要低一些。特别是一些螺丝批工厂,号称按国标工况做的机器,其成本就更低,因为国标工况的环境温度是20℃,在这种环境温度下,条件是很好的,普通的空调外机换热器的设计就能满足要求。

循环式的缺点

1、冷凝工况不稳定

      机组的冷凝温度和冷凝压力会随进水温度的变化而变化。在初始加热时,由于进水温度只有10-20度,此时的冷凝温度和冷凝压力是很低的,造成排气温度和排气压力过低,一般排气温度只有四十多度,排气压力只有不到10bar,存在过冷凝的现象。

2、综合能效低

      当环境温度和水温都降低时,会出现过冷凝现象,导致结霜频繁,制热能效偏低;
在所有加热模式下,水泵都有维持运转,消耗了这个热泵能耗比例的5%-10%,无形中拉低了综合能效;
当水温接近设定温度时,热泵存在冷凝不足现象,这时其能效比也下降。

3、水温不稳定,舒适性差

      对于循环式和直热式的最大的区别是,直热式是自来水通过热泵直接加热至55度后再补充至水箱,而循环式则是将冷水直接补充至水箱,这会造成很大控制上的困惑,是等水用完后再补水呢?还是用了一半就补水呢?等用完后再补水,就会有热泵来不及加热断水的危险,用了一半就补水,水箱里的水就非常不稳定。

 

商用空气能热泵优势

“商用空气源热泵”以下统一简称“热泵机组”

1、运行安全,无需专人值守,无需专门机房。

      与燃气、燃煤锅炉相比,热泵机组运行绝对安全,减少锅炉爆炸、漏气等风险,而且是智能控制,无需专人值守,减少费用支出。不需要专门的机房,商用热泵机组和水箱的布置位置比较灵活

2、使用及操作简单   

      整个机组采用自动化智能控制系统,用户只需在初次使用时开一下电源,在以后的使用过程中完全实现自动化运行,到达用户指定水温时自动停机,低于用户指定水温时系统自行开机运行,完全实现一天24小时随时有热水而不用等候。

3、使用寿命长    

      锅炉等其它供热方式一般使用寿命只有五年,而热泵机组的使用寿命可长达十五至二十年,

4、制热效率高,运行费用低。

      热泵机组平均热效率高达3.0至4.0,而锅炉的热效率不会超过100%,制热效率高,意味着节能效果越好,耗能支出就越少。

      与燃气、燃煤等锅炉相比,全年平均可节70%的能源,全年平均运行成本只需电直接加热的1/4,常规太阳能的1/1.5。
      目前由于燃料资源日益枯竭,燃料价格只会越来越高,需要的运行费用也只会越来越多,而商用空气能热泵以电力为动力,电力比燃料费低的多,且随着科技的发展,核电站会被大规模利用,电价不会大幅度上涨,远比使用燃料划算得多。

5、成本回收周期短

      热泵机组的首期投资会比燃油、燃气锅炉略高,但由于它特殊的节能效果,一般会在一年半以内通过节能方式将成本收回,

6、环保无污染

      热泵机组无任何废气和污染物排放,制冷剂选用了环保制冷剂R410A,对臭氧层零污染,是很好的环保型产品。企业生产过程中不用担心触犯新环保法而导致的停产停工。

7、使用范围广     

      热泵机组的适用范围非常广泛,凡是需用热水的场合都可以用,宾馆、酒店、学校、医院、桑拿浴室、美容院、游泳池、洗衣房、工矿等, 在温度要求较低的系统中,热泵机组能效比可高达5-6,更节能。

8、可以利用低谷电价

      热泵机组在设计时根据用户的用热水量配置相应的保温水箱,保温水箱具有良好的保温效果,同时热泵机组具有定时启停功能,这就可以在低谷电价时制取热水储存于保温水箱中。这样热泵机组更加节省费用,回收成本更快。

9、系统稳定性高

      热泵机组具有模块化功能,采用并网运行,每台热泵机组均可分别单独控制,即使其中一台出了问题,在维修时并不影响其它机组的正常运行。

10、售后时间长。

      热泵机组超长包修年限6.5年,单单这个时间段,投资者足以收回成本。

      综上所述,在实际应用中,循环式热泵热水机主要适用于非消耗性热水,如采暖,保温,干燥等应用。直热式热水机在热水消耗性场所,如酒店、学校、温泉桑拿、医院、工厂等场所得到广泛应用。也要看具体项目的需求与甲方的投资。

 

商用空气能热泵选型

1、首先确定建筑日用水量

      知道需求才好对症下药,一般情况下可以根据热水用水定额表《CECS222-2007小区集中生活热水供应设计规程》表3.1.1确定(表中的热水温度是按60℃计的)。


 
2、根据日用水量计算热量

      根据项目需求的热水出水温度,结合最恶劣环境情况下进水温度,确定加热温差,根据Q=cm△t计算热量。

3、根据热量结合机组变工况参数确定主机

      夏季和冬季相比,夏季环境温度高,自来水温度高,机组能效高,所以加热同样容量的热水到同一温度,夏季机组运行时间会小于冬季,所以机组选型时按冬季工况选择即可。
      确定当地最冷日平均温度,根据工况参数表或变工况曲线图确定机组的制热能力(查变工况参数表确定),根据该制热能力选择机组数量,保证机组总制热能力应在≤16h内满足日用水量的水温从初始温度达到目标温度所需的热量(考虑到机组使用寿命推荐机组日运行时间10-16h)。

      举个例子:某地,冬季时,最低环境温度为2℃,此时自来水温度约为10℃。那么将1吨自来水从10℃升高到55℃所需要的热量为:Q=CM△T=1.163*1(吨)*(55-10)=52kwh则热泵加热3T水所需的热量为:Q=3*52=156kwh
      根据空气源热泵原理及特性,室外温度越低其产热量也越低,故热泵机组选型时要根据不同环境温度对机组的产热量进行修正。环温2℃,出水温度为55℃时循环热泵热水机PASHW050S-X11制热能力为12.62kw。
      那么,选用PASHW050S-X11机组1台,产生3吨热水所需时间为:
 
满足每天生产3吨55℃热水的需求。
根据上述计算,确定使用芬尼克兹的循环式热水机组(PASHW050S-XI)1台即可。