沃姆空气源热泵无锡应用.doc

空气源热泵热水机组自二十世纪四十年代发明至今，其技术已日臻完善，空气源热泵热水机组是当今世界上最节能的供热水设备之一，是通过国家节能协会认可的“绿色节能产品”，它是利用吸取空气中的热量，制取55-60(最高可达65)的高品质生活热水。 0 引言空气源热泵热水机组自二十世纪四十年代发明至今，其技术已日臻完善，空气源热泵热水机组是当今世界上最节能的供热水设备之一，是通过国家节能协会认可的“绿色节能产品”，它是利用吸取空气中的热量，制取55-60(最高可达65)的高品质生活热水。学校、医院、酒店、美容美发店、洗浴中心、游泳池、工厂、别墅、家庭等一切需要使用的热水的场院所均可安装使用。该系列产品可以按用户设定的热水温度自动连续运行、连续供热水，具有高度智能、使用灵活方便、节能环保、安全可靠、维修方便的特点，是单位和家庭生活热水供应的理想产品。空气热泵热水器(机组)是运用逆卡诺循原理，通过热泵做功使热媒(冷媒)产生物理相变(液态-气态-液态)利用往复循环相变过程中不间断吸热与放热的特性，由吸热装置(蒸发器)吸取低温热源空气中的热量，通过专用热水交换器(冷凝器)向冷水中不断放热，使水逐渐升温。制热过程中的电热能量转换效率最高可达450%以上。热泵只需要消耗一小部分的电能满足空气压缩机和风机等设备做功，就可将处于低温环境空气中的热量转移到高温环境下的热水器中，去加热制取高温的热水。空气源热泵热水机组能把空气中的低温热能吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能，加热水温。这种热水器具有高效节能的特点，其耗电量是同等容量电热水器的1/4，是燃气热水器的1/3。空气能是一种广泛存在、平等给予和可自由利用的低价位能源，利用热泵循环提高其能源品位，因而是一项极具开发和应用潜力的节能、环保新技术，具有实用价值。沃姆空气源热泵热水机组加热时间短，水电完全分离，无触电危险;无废烟、废气排出，因而无中毒危险;同时也克服了太阳能热水器阴雨天不能工作的缺点。沃姆空气源热泵热水机组应用广泛。空气源热泵热水机组的初期投资是煤气、天然气、电热水器的三至五倍，但其日常运行成本较低。专家测算，要让120升水从15上升到55，煤气热水器所需的运行费用为1.74元，天然气热水器为1.26元，电热水器为3.60元，太阳能热水器为1.48元，而沃姆空气源热泵热水机组约为0.95元。1 工程应用工程概况：无锡某温泉会馆游泳池总表面积1990.62m2,总容积1574.3m3，一共有73个池。其中有7个室内池，66个室外池。表1 游泳池概况区域面积（m2）容积（m3）设计水温（）室内男池79.7863.1641室内女池61.1648.9241室外池(密林区)276.94205.2441室外池(动感区)200.97159.4241室外池(特色区)413.45327.4041太湖池279.76139.8839游泳298.00358.0028戏水池238.00191.0028室内二层泡池22.0013.0041贵宾汤屋及情侣池120.5668.2841合计1990.621574.30该温泉会馆有客房800间，每间客房按200L/间.天来计算，则需淋浴热水160吨。0 游泳池热水系统及淋浴热水系统设计(1) 游泳池恒温热值计算室内池:以室内男池计算为例一、池水恒温热值计算(以冬季工况计算)室内男池的温度为41，室内空气温度为20，室内相对湿度控制在70%。补水的温泉水温度为18。池水系统热负荷包括：池水蒸发损失的热量;池水表面、池底、池壁、管道和设备的传热热损失;补充水所需要的热量(一)室内男池热量计算池水蒸发热损失Qx = (0.0174vf +0.0229)(Pb-Pq) A(760/B)=4.18682404/4.1868(0.01740.3+0.0229)(58.4-12.28)79.78(760/746)=24040.0281246.1279.78760/746=253400千焦/小时式中： Qx池水表面蒸发损失的热量(kJ/h);-热量换算系数，=4.1868 kJ /kcal;-与池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热(kcal/kg);vf 池水面上的风速(m/s)，一般按下列规定采用：室内游泳池;vf -0.20.5 m/s;露天游泳池vf =23 m/s;Pb-与池水温相等的饱和空气的水蒸汽分压力(mmHg);Pq池的水表面面积(m2);B-当地的大气压力(mmHg)。池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按池水表面蒸发损失热量的20%计算确定。Q2=Qx0.2=2534000.2=50680千焦/小时池补充水加热所需的热量，由于温泉补水的温度为18，应按下式计算：Qb=qb(tr- tb)/t=4.1868(63.165%)1000(41-18)/24=12671千焦/小时式中： Qb-池补充水加热所需的热量(kJ/h);-热量换算系数，=4.1868(kJ/kcal);qb-池每日的补充水量(L);-水的密度(kg/L);tr-池水的温度();tb池补充水水温();t-加热时间(h)。综上可得，保持池水温度总需要的热量为QZQZ= Qx + Q2 +Qb=253400+50680+12671=316751千焦/小时=88KW。室外池：以室外池(密林区)为例为保证游泳者在出水后和入水前的舒适性，室外游泳池设计水温为41，室外空气温度设计为0，室外相对湿度为72%。池区空气流动速度控制在3m/s。根据实际使用需求，游泳池换水一般为春秋季节，补水的温泉水温度为18。池水系统热负荷包括：池水蒸发损失的热量;池水表面、池底、池壁、管道和设备的传热热损失;补充水所需要的热量。(一)游泳池热量计算池水蒸发热损失Qx = (0.0174vf +0.0229)(Pb-Pq) A(760/B)=4.1872406/4.187(0.01743+0.0229)(58.4-3.2)276.94(760/746)=24060.075155.2276.94760/746=2814071千焦/小时式中： Qx-游泳池水表面蒸发损失的热量(kJ/h);-热量换算系数，=4.187 kJ /kcal;-与游泳池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热(kcal/kg);vf -游泳池水面上的风速(m/s)，一般按下列规定采用：室内游泳池;vf -0.20.5 m/s;露天游泳池vf =23 m/s;Pb-与游泳池水温相等的饱和空气的水蒸汽分压力(mmHg);Pq-游泳池的环境空气的水蒸汽压力(mmHg);A-游泳池的水表面面积(m2);B-当地的大气压力(mmHg)。 游泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按游泳池水表面蒸发损失热量的20%计算确定。Q2=Qx0.2=28140710.2=562814千焦/小时 游泳池补充水加热所需的热量，应按下式计算：Qb=qb(tr- tb)/t=4.187(205.245%)1000(41-18)/24=41177千焦/小时式中： Qb-游泳池补充水加热所需的热量(kJ/h);-热量换算系数，=4.187(kJ/kcal);qb-游泳池每日的补充水量(L);-水的密度(kg/L);tr-游泳池水的温度();tb-游泳池补充水水温();t-加热时间(h)。综上可得，保持池水温度总需要的热量为QZQZ= Qx + Q2 + Qb =2814071+562814+41177=3418062千焦/小时=949KW。表2 除太湖池、泳池、戏水池外温泉区各区域耗热量计算区域面积（m2）容积（m3）水温（）耗热量（冬季0时）室内男池79.7863.164188KW室内女池61.1648.924167KW室外池（密林区）276.94205.2441949KW室外池（动感区）200.97159.4241690KW室外池（特色区）413.45327.40411418KW室内二层泡池22134124KW贵宾汤屋及情侣池120.5668.2841131KW合计1174.86885.423367KW(2)淋浴热水热值计算(冬季工况)将1吨水从自来水最低温度(5)加热至热水平均所需温度(55)所需热量Q=cmt=4.1871000(55-5)=209350kJ，其中，c=4.187KJ/Kg。将该项目总用水量160吨加热到所需水温需热量209350160=33496000KJ。若机组全天运行达到所需温度，则所需机组制热量为Q=33496000/(360024)=388kw。表3 设备选型如下：方案热源游泳池系统（热负荷3367KW）淋浴热水系统（热负荷388KW）原设计电锅炉3台1200KW电锅炉2台200KW点锅炉新设计沃姆空气源热泵热水机组28台型号MWV-L1600T2/S,单台机组额定制热量160KW，额定功率30.1KW4台型号MWV-L1600T2/S, 单台机组额定制热量160KW，额定功率30.1KW图1 温泉区域划分图2 温泉单池系统流程图图3 总体流程图3初投资及运行费用分析对比初投资与运行和年运行费用综合所选用热源方案初投资（万元）年运行费用（万元）电锅炉（电价1元/度）370万2453电锅炉（低谷电0.6元/度）1472沃姆空气源热泵热水机组（电价1元/度）530万450沃姆空气源热泵热水机组电锅炉（低谷电0.6元/度）270(1)各种设备的热效率及输出有效热值能源类型计算方法有效热值A、电加热热值(860kcal/度)热效率(95%)=817kcal/度B、柴油热值(10200kcal/)热效率(70%)=7140kcal/C、液化气热值(12000kcal/)热效率(80%)=9600kcal/D、热泵机组热值(860kcal/度)热效率(400%)=3440kcal/度(2)运营方式及时间每日早七点至十点初始加热至41度，而后维持恒温运营至晚12时2、运行费用比较参照无锡气象资料，设无锡全年平均气温15，自来水平均温度10。设备配置沃姆空气源热泵热水机组MWV-L1600T2/S，数量32台，单台机组在环境温度20时的制热量为160KW，单台MWV-L1600T2/S额定功率为30.1KW。每小时所需制热量为3755KW，即每天所需总的制热量为375517=63835KW。1) 电锅炉全年由电锅炉产生热水，则每天热水负荷63835KW。锅炉一次热效率95%，计算得，每天约需要用电67195度。每度电按1元计算，则每日热水运行费用为671951=67195元;2) 燃油锅炉热水系统全年由燃油锅炉产生热水，则每天热水负荷63835KW。柴油热值11.86KW/KG，油锅炉效率按70%计算，每天耗油7689千克。柴油价格6.9元/kg，则日运行费用为76896.9=53055元3) 燃气锅炉热水系统全年由燃气锅炉产生热水，则每天热水负荷63835KW。天燃气热值10.82KW/M3，燃气锅炉效率按80%计算，每天耗气7375立方米，每立方商业天然气按3.87元计算，则日运行费用为73753.87=28540元4) 沃姆热水机组每台沃姆空气源热泵(热水)机组MWV-L1600T2/S在15下制热量为156KW,单台机组额定功率为30.1KW,日常负荷下提供63835KW 热量时热水主机需运行时间为63835/1563212.78小时，即每天所需电量为30.112.7832=12310度。每度电按1元计算，则每天热水运行费用为123101=12310元;3、各种加热设备使用费用与节省费用比较名称每天费用(元)每年费用(万元)热泵每天节约费用(万元)热泵每年节省费用(万元)电加热671952453548852003柴油530551937407451487液化气28540104216