太阳能热泵供暖

太阳能热泵供暖 制冷 洗浴三合一工程太阳能热泵供暖 制冷 洗浴三合一工程 可行性投资报告及经济效益分析可行性投资报告及经济效益分析 制作单位 北京五航星太阳能科技发展有限公司 电话 010 87647350 86545779 传真 010 87647350 北京五航星太阳能科技发展有限公司 1 目目 录录 引言 02 一 太阳能热泵技术应用条件 03 二 太阳能热泵技术原理及特点 04 三 设计论据和标准 06 四 产品选型及技术参数 07 五 产品简介 09 六 太阳能热泵的主要作用 13 七 工程主要特别 14 八 运行及节能效益分析 15 九 各种能源值比较 16 十 经济价值对比表 17 十一 供暖流程图 17 十二 制冷流程图 18 十三 供热水流程图 18 十四 工程实例 19 结束语 18 北京五航星太阳能科技发展有限公司 2008 年 11 月 12 日 北京五航星太阳能科技发展有限公司 2 引引 言言 随着经济的发展和人民生活水平的不断提高 我国正面临着越来越大的 能源压力 特别是用于采暖 空调建筑能耗的增加 已成为我国不少城市缺 电的诱因 地球上的化石燃料 煤 石油 天然气等将逐渐开采枯竭 开 发包括太阳能 风能在内的可再生能源利用的任务已十分迫切 所以 在提 高太阳能与热泵利用应用技术水平的同时 应积极创造条件 将现有成熟技 术在实际工程中推广应用 以积累经验 通过实践进行技术的改善 提高 起到样板和示范作用 空调和采暖能耗在我国建筑能耗中的比重大幅度地提高 逐步发展成为 建筑能耗中的一个主要部分 给能源和环境带来更大的压力 而太阳能是一 种取之不尽 用之不竭的洁净能源 用太阳能补充常规能源驱动空调和采暖 系统对于节能和环保都具有十分重要的意义 目前国内已经建成了数套太阳 能热泵供冷 供暖 洗浴的空调示范系统 太阳能热泵系统供冷 供暖 洗 浴的利用呈现出勃勃的生机 本工程其特点是用水量大 供用户使用对全年室内环境的舒适度要求高 用于采暖 空调和热水供应的耗能量大 为尽可能降低运行费用 减轻业主 负担 我们提出了太阳能热泵的设计方案 利用太阳能热泵系统进行冬季采 暖 夏季制冷 全年供应生活热水 作到全年综合利用 产品投入后 4 年 多可收回成本 是我公司国内首家研发出的高科技产品 北京五航星太阳能科技发展有限公司 3 一 一 太阳能热泵技术应用的条件太阳能热泵技术应用的条件 应用太阳能热泵技术的原则 1 在投资经济许可的前提下最大限度 地利用太阳能 太阳能是完全免费的 在利用过程中 仅消耗水泵能耗 运 行费用最低 所以在经济许可的情况下 尽可能增大太阳集热器的面积 以 提高太阳能的利用率 2 太阳能热泵技术适宜供全年生活热水 冬季供暖 夏季制冷的全 年综合利用 在实际工程中 采用新能源后 系统初投资较高 尤其是对太 阳集热器 全部是增量成本 最好能全年综合利用 例如 太阳集热器冬季 供热 夏季制冷 在过渡季 不设空调时 太阳能除提供生活热水外 将多 余的热量储存起来 供冬季供热 这样的做法既可以做到太阳能的综合利用 又可以避免太阳集热器的空晒 增加了太阳集热器的寿命 3 新能源利用的前提是必须采用节能建筑 以降低系统的初投资 太阳能的能流密度较低 太阳集热系统的价格在目前仍然偏高 热泵系统与 常规系统相比 初投资也较高 为了尽可能减少系统的初投资 必须保证建 筑围护结构符合节能规范的要求 以降低供暖 空调系统的负荷需求 北京五航星太阳能科技发展有限公司 4 二 太阳能热泵技术原理及其特点二 太阳能热泵技术原理及其特点 1 概述 太阳能热泵技术是太阳能热利用技术和热泵技术有机的结合 具有集热 效率高 供热性能系数高 形式多样 布置灵活 一机多用 应用范围广等 优点 能较好地解决 太阳能与建筑一体化 和 全天候 的问题 太阳能 热泵技术将在太阳能利用中占有重要地位 有着广阔的发展前景 太阳能热 泵是指利用太阳能作为蒸发器热源的热泵系统 区别于以太阳能光电或热能 发电驱动的热泵机组 它把热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来 可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能 集热器吸收的热量作为热泵 的低温热源 在阴雨天 空气热泵作为加热系统的辅助热源 它可全天候工 作 提供热水 制冷和供暖 2 太阳能热泵的技术特点 太阳能热泵将太阳能利用技术与热泵技术有机结合起来 具有以下特点 1 由于太阳能具有低密度 间歇性和不稳定性等缺点 常规的太阳能供热 系统往往需要采用较大的集热器和蓄热装置 并且配备相应的辅助热源 这 不仅造成系统初投资较高 而且较大面积的集热器也难于布置 太阳能热泵基于热泵的节能性和集热器的高效性 在相同热负荷条件下 太阳能热泵所需的集热器面积和蓄热器容积等都要比常规系统小得多 使得 系统结构更紧凑 布置更灵活 北京五航星太阳能科技发展有限公司 5 2 在太阳辐射条件良好的情况下 太阳能热泵往往可以获得比空气源热泵 更高的蒸发温度 因而具有更高的供热性能系数 COP 可达到 4 以上 而 且供热性能受室外气温下降的影响较小 3 由于太阳能无处不在 取之不尽 因此太阳能热泵的应用范围非常广 泛 不受当地水源条件和地质条件的限制 而且对自然生存环境几乎不造成 影响 4 太阳能热泵同其它类型的热泵一样也具有 一机多用 的优点 即冬 季可供暖 夏季可制冷 全年可提供生活热水 由于太阳能热泵系统中设有 蓄热装置 因此夏季可利用夜间谷时电力进行蓄冷运行 以供白天供冷之用 不仅运行费用便宜 而且有助于电力错峰 北京五航星太阳能科技发展有限公司 6 三 设计依据和标准三 设计依据和标准 3 1 太阳能热水设计依据及标准 太阳能热水设计依据及标准 1 GB T6424 1997 太阳能集热器技术条件 2 GB4271 84 太阳能集热器热性能试验方法 3 GB T1551 1995 太阳能热水器吸热体 连接器及其配件所用弹性材料的评价 4 太阳能热水系统施工安装 部标征意见二稿 5 GBJ93 86 工业自动化仪表工程施工及验收规范 6 GBJ242 82 采暖与卫生工程施工及验收规范 7 GB T1813 2002 太阳能热水系统设计 安装及工程验收技术规范 8 GB T20095 2006 太阳能热水系统性能评定规范 9 JGJ T16 92 民用建筑电气设计规范 10 GBJ131 90 自动供仪表安装工程质量检验评定标准 11 建筑给排水工程规范 暖通空调规范 12 给水排水工程施工手册 13 五航星 热水设备投资指南 3 3 2 2 气温条件 气温条件 北京地区处于东亚大陆东岸北京地区地处暖温带半湿润地区 气候受 蒙古高压的影响 属大陆性季风气候 年降水量 644 毫米 北京四季分明 冬季干燥 春季多风 夏季多雨 秋季晴朗温和 年平均气温 17 20 摄氏 度 冬季 经由西北部吹来的冷空气 受高山阻挡 下沉时又受增温作用 因此北京冬季比其它同纬度地区温暖 无霜期约 180 200 天 夏季因东南 暖温气流受海洋调节作用 亦不热 这使北京形成了夏无酷暑 冬无严寒 北京五航星太阳能科技发展有限公司 7 的优越气候条件 四 产品选型及技术参数 一 产品选型 1 太阳能集热器 800 2 不锈钢水箱 40T 两个 3 空气源热泵 DE 270W DR 一台 4 太阳能热泵 DE 240LS 一台 5 控制系统 一套 6 以上产品可满足 5000 供暖 制冷 及洗浴 二 技术参数 1 太阳能三高管技术参数 长度L 1500mm 直径 47mm 空晒温度 200 真空度 5 0 10 2帕 承压0 6 兆帕 热损系数 0 9 瓦 cm2 抗冲击 25mm 冰雹 产水量 7 9kg 支 北京五航星太阳能科技发展有限公司 8 2 空气源热泵技术参数 型号 DE 270W DRDE 270W DR 30P30P 机 机 电 源 V Hz 380 3 50制热量 KW 84 5 制冷量 KW 76制热输入功率 KW 27 制冷输入功率 KW 26 5额定制热电流 KW 50 4 额定制热电流 KW 49 5热回收产水量 L H 540 工质R134A 充氟量 g 5200 4防触电等级 类 保护等级IP 4主机重量 Kg 950 主机尺寸 mm 2400 1400 2300热回收水泵流量 m3 h 6 0 空调水泵流量 m3 h 24 0主机水管接头G3 噪 音 dB 68压缩机台湾 HANBELL 测试条件 制冷 空气干球温度 35 空气湿球温度 24 进水温度 12 出水温度 7 制热 空气干球温度 7 空气湿球温度 24 进水温度 40 出水温度 45 型号 DE 240LSDE 240LS 电 源 V Hz 380 3 50制热量 KW 288 4 制冷量 KW 54 4输入功率 KW 39 6 工质R134A 充氟量 KG 34压缩机台湾 HANBELL 制冷回路2 进 出水温度12 7 进 出水温度18 29 进出口管径3 进出口管径3 冷水 流量 m3 h40 9 出热水 流量 m3 h21 7 整机重量 KG 1580 测试条件 制冷 空气干球温度 35 空气湿球温度 24 进水温度 12 出水温度 7 制热 空气干球温度 7 空气湿球温度 24 北京五航星太阳能科技发展有限公司 9 3 太阳能热泵技术参数 五 产品简介五 产品简介 1 1 太阳能集热器简介 太阳能集热器简介 集热器 三高管 采用先进的硼化镀铜三高管 三高管的吸收比提高了 发 射比降低了 超吸收 热损少 升温快 高效管 超吸收 热效高 升 温快 在同样的光照条件下 比普通管能出更多更高水温的热水 高寒管 因铜离子的 发射比比铝离子低 因此热损很少 在高寒环境下仍能正常工作 照常 出热水 高温特效管 因膜层中的铜离题子耐高温 抗空晒 膜层在 条件下不 老化 不衰减 不变色 在相同光照条件下 普通管热吸收不如三高管高 甚至不能满足洗浴要求 在温度较 低时 热损更大 集热效率下降 影响正常使用 尤其在空晒超过 时 膜层开 始老化 脱落 吸收率快速降低 寿命大大缩短 2 2 空气热泵简介空气热泵简介 1 机组构成 机组由压缩机 风冷冷凝器 蒸发器 制冷阀件和控制系统组成 无需机 房和冷却塔 放置于室外或室内加导风管 可以冷暖两用 是使用方便 管 理简便的一种中央空调主机 进水温度 15 出水温度 45 北京五航星太阳能科技发展有限公司 10 2 适用范围 广泛适用于别墅 办公楼 医院 娱乐场所及写字楼 宾馆饭店 工厂 部队商场分层分户控制的场合 3 风冷热泵的主要特点 风冷热泵机组是一个提供冷热源的独立完整机组 又是利用四处都有空 气这个自然能源 加上风冷热泵机组的制造工艺等特点 因而具有许多特点 安装在室外 如屋顶 阳台 地下室等处 不占有有效建筑面积 节省土建投资 夏季供冷 冬季供热 省去了锅炉房 对城市建设有利 省去了冷却水系统和冷却塔 冷却水泵 管网及其水处理设备 节 省了这部份投资和运行费用 冬季供热节电 即热泵供热比用电直接供热要省电三分之二左右 热泵的形式多种 采用低噪声热泵 噪声可控制在 50 65dB A 对周围环境不会产生不利的影响 安全保护和自动控制同时装於一个机体内 运行可靠 管理方便 独立完整的机组 安装方便 可缩短施工周期 3 3 太阳能高温热泵简介太阳能高温热泵简介 1 太阳能热泵特点 北京五航星太阳能科技发展有限公司 11 太阳能热泵是利用了太阳能资源作为冷热源 进行能量转换的供暖空调 系统 2 高效节能 太阳能热泵机组可利用的水体温度冬季为 60 以下 水体温度比环境 空气温度高 所以热泵循环的蒸发温度提高 能效比也提高 夏季水体为 18 35 水体温度比环境空气温度低 所以制冷的冷凝温度降低 使得冷 却效果好于风冷式和冷却塔式 机组效率提高 据美国环保署 EPA 估计 设 计安装良好的水源热泵 平均来说可以节约用户 30 40 的供热制冷空调的 运行费用 3 运行稳定可靠 太阳能热泵机组的空调系统是可以基本保证全年按用户的需要开启空调 系统 特别是春秋空调过渡季节均能运行 也就相当于四管制空调系统 一 般 水源热泵供 回水的温度一年四季相对稳定 其波动的范围远远小于空 气的变动 夏季水体最为空调的冷源 冬季作为空调的热源 水体温度较为 恒定的特性 使得热泵机组运行更可靠 稳定 也保证了系统的高效性和经 济性 4 环境效益显著 太阳能热泵的使用电能 电能本身为一种清洁的能源 但在发电时 消 耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放 所以节能的设备本身 北京五航星太阳能科技发展有限公司 12 的污染就小 设计太阳能热泵机组的电力消耗 与煤炉相比 相当于减少 30 以上 与电供暖相比 相当于减少 80 以上 太阳能热泵机组的运行没 有任何污染 可以建造在居民区内 没有燃烧 没有排烟 也没有废弃物 不需要对方燃料废物的场地 且不用远距离输送热量 5 一机多用 应用范围广 太阳能热泵系统可供暖 制冷 还可供生活热水 一机多用 一套系统 可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统 特别是对于同时有供热和供 冷要求的建筑物 太阳能热泵有着明显的优点 有的建筑物内 特别是在过 渡季节 部分区域需要供冷 部分区域需要供热 太阳能热泵可以同时供冷 和供热 可以实现建筑内冷热量的转移和平衡 不仅节省了大量能源 而且 用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求 减少了设备的初投资 太阳能 热泵可应用于宾馆 商场 办公楼 学校 部队等建筑 小型的太阳能热泵 更适合于别墅住宅的采暖 制冷 供热水 6 自动运行 太阳能热泵机组由于工况稳定 所以可以设计简单的系统 不见较少 机组运行简单可靠 维护费用低 自动控制程度高 使用寿命可达到 15 年 以上 7 节约投资 北京五航星太阳能科技发展有限公司 13 热泵系统不需设冷冻机房 不设大的通风管道 不设大的锅炉房和没有冷冻 水系统 安装和投资费用大大减少 太阳能热泵的空调系统 夏季管内冷却 水供回水设计温度 7 15 冬季供热水温度仅为 40 50 因此管路系 统的初投资与维护费用降低 六 太阳能热泵的主要作用六 太阳能热泵的主要作用 1 供暖 太阳能集热器冬天可以产 45 左右的热水 供给热泵机组作为低温转 换源 在热泵机组中完成一系列的热力循环过程 产出高温水 用于供暖 使冬天室内温度保持在 18 以上 2 制冷 通过空气源热泵与外配置水箱 循环水不断在系统内循环 把温度降到 适合于制冷的 7 15 左右 供给中央空调制冷使用 3 生活用水 在机组运行期间 可利用热回收的能源免费提给生活用水 全年也可把 太阳能产生的 50 左右的热水供洗浴用 北京五航星太阳能科技发展有限公司 14 七 工程主要特点七 工程主要特点 本工程具有集热效率高 供热性能系数高 形式多样 布置灵活 一机 多用 应用范围广等优点 能较好地解决 太阳能与建筑一体化 和 全天 候 的问题 可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能 它可全天候工 作 提供热水 制冷和供暖 本工程每平方米太阳能集热器平均每个正常日照日 可产生相当于 2 8 度电的热量 本工程共安装 800 太阳能集热器 每天可节约 2240 度电 本工程另设地下蓄水箱 500T 投资费用约 30 万元 年利用 50 天左右 作为冬 夏季冷 热源转换 年效益约 9 万元 可四年左右收回投资款 北京五航星太阳能科技发展有限公司 15 八 太阳能热泵系统运行及节能效益分析八 太阳能热泵系统运行及节能效益分析 1 运行可靠性分析 运行可靠性分析 作为太阳能热泵系统的主要组成部分 太阳能热泵都是技术成熟的节能 环保产品 太阳能在生活热水系统中的规模化利用已有 20 余年的历史 热 泵的大量应用也有数十年的历史 太阳能热泵系统将太阳能与热泵技术有机 结合 在不影响二者原有运行功能的条件下 使其运行效率显著提高 从而 能够保证系统稳定可靠运行 节约能源消耗 2 节能效益分析节能效益分析 太阳能热泵与太阳能集热器结合 其目的在于取长补短 使二者互为补 充 互为备用 在日照充足时优先使用太阳能加热热水 利用太阳能集热器 产生的低温热水作为热泵的辅助热源 从而改善热泵的运行工况 提高其制 热性能 这种组合形式 使二者均在相对比较稳定高效的条件下工作 保证 系统全年全天候的卫生热水供应 热泵制热过程本质上是对空气中蕴藏的太 阳热能的提升利用 根据热泵的工作特性 在整个系统的运行过程中 热泵 机组作为辅助热源运行所供应的热量中 只有一小部分来自电能 所以太阳 能热泵系统大大提高了太阳能利用率 减少了对一次能源的消耗 根据我国北方大部分地区的太阳辐照资料 按照卫生热水系统平均耗热量 和太阳能集热器日平均得热量确定太阳能热水系统的集热器面积 太阳能热 泵系统中 太阳能直接加热可满足热水系统全年 60 80 的热量需求 其 北京五航星太阳能科技发展有限公司 16 余 20 40 热量由热泵机组供应 热泵平均 COP 可达 3 0 即其所供应热量 有 65 以上来自集热器不能直接利用的太阳能和空气热能 在整个系统运行 中 集热器吸收的太阳能的利用率接近 100 辅助加热的电力消耗只占系 统总能耗的 7 14 较常规能源的热水系统可至少节能 85 以上 通过上述分析可见 太阳能热泵系统是一种性能可靠 环保节能的热水系 统形式 该系统只使用太阳能及少量的电能 对环境没有任何的污染 在白 天最低温度 15 以上都可以使用 夏天供应热水 制冷 冬天采暖 运行 时比燃气相比较节约 60 以上 九 各种能源值比较九 各种能源值比较 北京五