空气源热泵与燃气炉的双热源联合热水系统应用研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 空气源热泵与燃气炉的双热源联合 热水系统应用研究 【摘 要】本文以合肥市某公建 化立面设计的精装修交付高层住宅小区 为例，针对两用型燃气采暖热水炉匹配 双盘管换热水箱运行中的问题进行了分 析，提出并验证了采用空气源热泵与两 用型燃气采暖热水炉作为双热源，同时 利用单盘管储热水箱提供生活热水的设 计及运行控制策略。研究结果表明：采 用单盘管储热水箱的方式，解决了两用 型燃气采暖热水炉匹配双盘管换热水箱 后换热效率较低且循环回水温度过高导 致燃气炉报警不能正常运行的问题；并 且通过温控阀的联动控制，既能满足此 双热源系统的稳定运行，又实现了优先 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 利用空气源热泵，减少燃气炉的使用频 率，从而节省运行费用。 中国论文网 /8/view-12932876.htm 【关键词】空气源热泵；两用型 燃气采暖热水炉；单盘管储热水箱 中图分类号： TU832 文献标识 码： A 文章编号： 2095- 2457（2017）26-0095-002 Application of Double Heat Source Combined Hot Water System with Air Source Heat Pump and Gas WANG Gang1 ZHANG Tie-hua1 YANG Pei-lin1 HU Zhen-yu2 LI Zhao- zhong3 （1.Anhui Hailiang Real Estate Co.， Ltd.， Hefei 230001， China； 2.Shanghai Jingwei Architectural Planning and Design Institute Co.， Ltd.， Hefei 230001， China； 3.Zhejiang Wanxin Automatic Control Technology Co.， Ltd.， Zhuji 311800，China） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 【Abstract】In this paper， a public building of Hefei City， the fine decoration design and delivery of high-rise residential quarters as an example， for dual-use gas-fired hot water heater matching dual coil heat exchanger tank operation problems were analyzed and proposed and verified The use of air source heat pump and dual-use gas-fired water heaters as a dual heat source， while using single-coil storage tank to provide hot water design and operation control strategy. The results show that the single-coil heat storage water tank can solve the problem that the heat exchange efficiency of dual-purpose gas-fired hot water boiler after matching with double- coil heat exchange water tank is low and the temperature of circulating water return is too high， Normal operation； and through the thermostatic valve linkage -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 control， not only to meet the stable operation of this dual heat source system， but also achieved priority to use air-source heat pump to reduce the frequency of use of gas furnace， thereby saving operating costs. 【Key words】Air source heat pump； Dual-purpose gas water heater； Single-coil storage tank 0 前言 太能热水系统是一种使用清洁 能源的新型节能系统，太阳能与建筑一 体化在建筑节能中起到十分重要的作用 1，但太阳能热水器在高层住宅一体化 结合中也存在一些问题2。热泵技术作 为一种节能技术，具有较大的节能潜力 3-4，在建筑供暖及生活热水供应方面 得到了广泛应用5-6。热泵技术相比可 再生能源的太阳能而言有着许多优点 。对于空气源热泵与燃气炉联合供暖在 寒冷地区应用中，空气源热泵承担负荷 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 越大，系统能耗越低。在夏热冬冷地区， 空气源热泵将凸显更大的节能效果。 燃气采暖热水炉分为单采暖型及 两用型；两用型热水炉，通常采用双盘 管水箱作为两种热源的储热设备，使用 分时段输出虚拟抑制联动控制系统，起 到了节能效果。但两用型燃气采暖热水 炉匹配双盘管换热水箱后换热效率较低 且循环回水温度过高导致燃气炉报警不 能正常运行；为了解决此问题及最大程 度的利用空气源热泵的节能优势，本文 结合工程实例对该系统进行设计优化及 运行策略分析。 1 工程介绍 1.1 工程概况 该工程项目位于合肥市庐阳区界 首路交茨河路，地下 1 层，地上 30 层， 建筑面积约 7.4 万 m2，住宅有 2、3、5-8 幢，共 326 户精装修交付高 档住宅小区，配备热水系统、地暖系统、 VRV 中央空调系统、新风系统等。绿 色建筑目标为国家绿色一星建筑。按照 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 当地规划设计要求，该项目沿街居住建 筑需进行公共建筑立面化处理，外墙采 用石材、真石漆及层间铝板材料，南立 面全部采用超大落地中空 LOW-E 夹胶 钢化玻璃。如采用太阳能作为可再生资 源的利用措施，对住宅外立面将造成较 大的破坏，且屋面也不具备安装太阳能 板的条件。经过评估，该项目最终采用 燃气采暖热水炉及空气源热泵两种热源 联合给住户提供生活热水，地暖系统的 供回水由燃气采暖热水炉提供。 1.2 热水系统概况 住宅户型为四室两厅两卫的错跃 复式结构，两梯两户，单户建筑面积约 152m2，赠送面积约 54m2；1.5 匹无电 辅热的空气源热泵、250 L 储热水箱设 置于专用设备平台；选用的两用型 28 KW 燃气采暖热水炉设置于北阳台，户 内设热水循环管道。 2 主要设计原则及方法 2.1 充分利用空气源热泵的节能 优势 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 以空气源热泵作为热水系统的热 源时，在除 5以下的冬季外，其余季 节都能保证能效最高。为了避免额外增 加能耗，并最大限度地利用空气源热泵 的优势，本项目空气源热泵无电辅热。 2.2 关注空气源热泵在冬季极寒 天气的运行问题 由于空气源热泵在冬季极寒天气 运行存在结霜问题，不能发挥其制热水 性能，因此必须有保证除空气源热泵外 的其他稳定供热水能源才能保证用户使 用舒适的热水，故使用燃气炉作为第二 热源。 2.3 优化运行策略 常规的燃气壁挂炉与其他热源的 组成的双热源室内热水及采暖系统通常 采用单采暖型燃气炉，但单采暖型燃气 炉热水出水以混水形式同时提供给采暖 及生活热水，须双盘管储水水箱换热， 生活热水才能被直接使用。从节能角度 考虑，本项目采用空气源热泵与两用型 燃气热水炉作为双热源，但两用型燃气 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 热水炉回水温度过高会导致燃气炉报警 并停止工作，故不宜通过储热水箱的盘 管换热。因而采用单盘管水箱，专供空 气源热泵换热，冬季极寒天气，燃气炉 直接出热水供用户使用。 3 双热源供热水系统设计 3.1 双盘管储热水箱的双热源供 系统设计及运行 双盘管储热水箱的双热源系统原 理图见图 1。该系统的设计特点为：地 暖系统的供回水由燃气炉单独提供；生 活热水系统优先由空气源热泵提供，温 度较低时由燃气炉通过换热水箱换热后 提供。双盘管水箱内置两个温度计，其 一控制空气源热泵，当温度低于 40 时启动，温度高于 60 时停止空气源 热泵加热；其二控制燃气炉，温度低于 37 时启动，温度高于 45 时停止燃 气炉加热；温度重合区间，由双热源共 同提供热水。设 2 台热水循环泵，其一 为燃气炉热水循环泵，与燃气炉内置水 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 泵联动，同开同关；其二为热水循环泵， 温度低于 45 时启动，温度高于 50 时关闭，保证用户用热水的舒适度及节 能运行。 在水箱初始水温为 5 ，燃气炉 出水恒温为 60 的条件下，实验结果 表明：该系统空气源热泵热水回路可以 正常使用；水温内水温从 5 加热至 29 ，燃气炉回水温度从 29.7 上升至 50 时，燃气炉热水回路出现了燃气炉 报警不能正常运行问题，见图 2。分析 其原因是该盘管在水箱内循环流程短， 换热效率不高，燃气炉高温出水在水箱 内不能充分换热，导致回水温度太高而 停机报警。故对该系统进行优化调整。 3.2 单盘管储热水箱的双热源系 统设计 单盘管储热水箱的双热源系统原 理图见图 2。该系统的设计特点为：地 暖系统的供回水由燃气炉单独提供；生 活热水系统优先由空气源热泵提供，温 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 度较低时由燃气炉直供热水。双盘管水 箱内置两个温度计，其一控制空气源热 泵并优先利用，当温度高于 60 时停 止空气源热泵加热；其二控制温控阀 A、B。热水管路中的温控阀 A、B：同 时开、关或同时关、开的动作模式，保 证此系统的稳定运行，实现优先利用空 气能热泵系统，确保节能运行。设 1 台 热水循环泵，温度低于 45 时启动， 温度高于 50 时关闭，保证用户用热 水的舒适度及节能运行。 3.3 单盘管储热水箱的双热源系 统运行策略 本文分两种工况对单盘管储热水 箱的双热源系统的运行控制策略进行分 析： 工况 1：正常情况水箱内温度高 于 45 时，温控阀 A 自动开启，同时 联动温控阀 B 关闭，空气源水箱供热水。 洁具用水流向：储热水箱19洁具； 补水流向：654水箱；恒温用水 流向：储热水箱192循环 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 泵34储热水箱。 工况 2：当冬季室外气温低于 5 时，此时空气源热泵制热效果不佳