热泵热水系统设计及案例分析说明

目前市场上，中央供应热水的加热设备有 锅炉、太阳能、热泵 等三种：

     

1吨水温升40℃的加热费用：

     

备注：

1、热泵使用工况：环境温度20℃；

2、电费：0.8元/kW·h；管道煤气(液化石油气)18.00元/m3；柴油价格：4.70元/L；

3、燃油热水炉热效率75%，燃气热水炉热效率85%，电锅炉热效率95%，热水设备热效率370%；

4、单位燃料热值：柴油8466kJ/L，管道煤气(液化石油气)25000kJ/m3，电860kJ/kW.h；

5、运行费用计算公式：水量×温升÷热效率÷单位燃料热值×燃料单价。

热泵与太阳能（燃油锅炉辅助加热）经济性比较——全年分析比较(仅供参考)

     

     

     

     

在运行中，蒸发器从周围环境中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸汽经压缩机压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了储水箱中的水。冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。

     

水环热泵：利用热泵机组将空调房间热量转移到循环水中，从本质分析水环热泵属于空气源热泵。

     

     

此外，热泵按工作环境温度的种类可分为：低温热泵，普通热泵。

热泵按产热温度的种类可分为：中温热泵（50-70℃）高温热泵（80-90℃）。

商用空气源热泵热水系统：利用热泵机组对集中水箱里的冷水进行循环加热，将热水输送到每个用水点。

组成部分：热泵，保温水箱，管网（管道、阀门、水泵），自控系统。

热泵热水系统包括热泵主机和换热储水箱两部分。热泵机组部分包括风冷式蒸发器、压缩机及膨胀阀；集中水箱为内置冷凝盘管的储热水箱。冷媒(工质)在蒸发管内吸收环境空气中的热量，通过热泵循环由冷凝盘管在水箱内释放热量，加热水箱中的水。

     

     

1、热泵机组选型

① 日最大用热水量的确定 M；

② 需要热泵机组输入功率计算：

P1=（M×⊿t ）÷(COP×q×t)

P1—需热泵热水设备的输入功率，KW；

M—日最大用热水量的确定（冬季），L；

⊿t—冷水温升，40~45℃；

COP—单台热泵热水设备的热效率（冬季），3.5；

q—电的热值，860kcal/kw·h；

t—每天热泵热水设备理想的运行时间，20H；

例：广东地区，日最大用热水量为20吨

P1=（M×⊿t ）÷(COP×q×t)

=（20000×45）÷(3.5×860×20) = 15 KW

广东地区可以按：用水吨数×0.75计算

2、水泵选型

3、热水管网设计

4、保温水箱容量设计

5、自动控制系统设计

在中央供热水中，为达到预期效果，使用各不同种类热水设备搭配，使其优势互补。

1、热泵与锅炉搭配：

     

说明：热泵系统对冷水进行预热，再将预热水送到锅炉里进行加热。

备注：冷水温度越低，热泵效率越高（如冷水温度从15℃→20℃，效率可达550%；如水温度从55℃→60℃，效率130%）。

2、热泵与太阳能搭配：

     

说明：晴天利用太阳能进行加热，雨天及日照强度差时利用热泵进行加热。

特点：最节能，投资费用昂贵。

学生公寓：采用多机并联，自动控制，每栋宿舍配置一台主机和一台水箱，先进的自动pos机收款或定时供水系统。冬夏季节根据学生用水情况调节热水量。在夏天，用热水量少时，少制热水，在冬天，用热水量多时，多制热水，避免太阳能热水器在夏季暑假期间制造大量热水，但学生放假无人使用热水，每天必须放水降温，浪费大量水资源的麻烦。

工厂医院：采用单机或多机并联，可根据员工上下班制度采用分时供水，灵活机动，更加节能，克服了使用太阳能热水器受雨天，冬天无热水，水温不稳定等缺点。

酒店宾馆：采用单机或多级并联，全自动控制与完善的供水及回水系统，采用德国wilo增压泵及循环泵，确保供水系统稳定。可根据峰谷电省钱。

桑拿泳池：采用多机并联，既节省了高额的费用又得到了安全的保证。

美容美发：采用一个主机加热两个水箱的方式，占地面积小，加热快，采用边用边加热的方式。

别墅家庭：主机外挂于墙上，水箱放置于阳台，在节能的同时达到了安全美观，与建筑浑然一体，克服太阳能热水器安装难，影响建筑美观的难题。

用户情况：广东某医院住医楼有300床位，原有锅炉系统供应热水，现改装为纯热泵系统。

输入功率可以按：用水吨数×0.75

P1=30×0.75=22.5KW

选用三台XXXX热泵热水机组：

     

用户情况：广东某学校500人宿舍楼，需采用热泵中央供应热水，共5层，每房设出水。

输入功率可以按：用水吨数×0.75

P1=12.5×0.75=9.4KW

选用两台XX热泵热水机组：

     

用户情况：广东某桑拿中心，有花洒淋浴间15间。

输入功率可以按：用水吨数×0.75

P1=13×0.75=9.75KW

选用三台2.8KW热泵热水机组

另外出水保温水箱配18KW电热丝辅助加热

     

工程设计时，一定要考虑客户投资可接受最大限度，例如客户最大限度为8万元时，但总用水量要16吨(13万)，可以使用电热丝辅助加热，这样成本降低了，用水量满足了，又达节能效果，客户接受了，设计的意义才能得到体现。

根据水热资源的不同，地源热泵系统可分为三大类：

     

水源热泵制冷流程图：

     

水源热泵制热流程图：

     

水源热泵机组可利用地下水、地表水、工业和生活废水、土壤等作为冷热源。

水源热泵机组被广泛应用于办公楼、商场、宾馆和学校等大中型建筑空气调节，也可作为工业、工艺过程加热、冷却。