家庭空調(diào)采暖、生活熱水整體節(jié)能解決方案

王建良

（青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)海爾熱水器有限公司 青島 266101）

為節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，我國(guó)“十二五”規(guī)劃綱要繼續(xù)將節(jié)能減排作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的約束性指標(biāo)。其中計(jì)劃推廣實(shí)施節(jié)能改造和使用節(jié)能產(chǎn)品等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)節(jié)能3.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2011年我國(guó)家用空調(diào)銷售總量6100萬(wàn)臺(tái)。2011年我國(guó)熱水器銷售總量4400萬(wàn)臺(tái)，其中電熱水器銷量1426萬(wàn)臺(tái)。電熱水器的能源效率為97%，而熱泵生產(chǎn)熱水的能源效率已經(jīng)達(dá)到年平均300%以上。若采用熱泵制熱水，會(huì)對(duì)國(guó)家發(fā)展產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在人們使用空調(diào)的時(shí)候，房間需要不斷補(bǔ)充新風(fēng)，排出污濁空氣，這樣造成大量的熱量（冷量）被直接排失。在沐浴時(shí)，大量的余熱隨著廢水的排放而白白浪費(fèi)。有效合理回收空調(diào)換氣熱量（冷量）和回收洗浴廢水的余熱是家庭節(jié)能的重點(diǎn)方向。因此本文通過(guò)節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用案例，探討家庭空調(diào)、采暖及生活熱水的整體節(jié)能解決方案，對(duì)國(guó)計(jì)民生具有重大意義。設(shè)計(jì)規(guī)范及GB/T 18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，戶內(nèi)使用空調(diào)或采暖時(shí)要求新風(fēng)量V=30m/h/人。

空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)依據(jù)GB 50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范及GB 50176-1993民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范，夏季室內(nèi)溫度t 取25℃，室外溫度t 取34℃，空調(diào)T 取85天，自來(lái)水溫度t取22℃。春秋季T 取160天，只需要生活熱水，自來(lái)水溫t 取15℃。冬季室內(nèi)溫度t取20℃，室外溫度t取1℃，采暖T 取120天，自來(lái)水溫度t取9℃。

常用參數(shù)選取1度電折合0.404 kg標(biāo)準(zhǔn)煤，空氣質(zhì)量比熱c取1.005kj/(kg·℃)，空氣密度ρ取1.2kg/m ，水的質(zhì)量比熱c 取4.2kj/(kg·℃)，水的

1 案例用戶特征及設(shè)計(jì)參數(shù)

本文案例是位于青島膠州市區(qū)，空調(diào)面積140m 的多層住宅，四室兩廳兩衛(wèi)。夏季使用空調(diào)，冬季使用采暖，全年使用生活熱水。家庭人口4人。

根據(jù)GB 50015建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范 普通住宅t 60℃生活熱水定額40～80L/人/天，可取人均熱水消耗量V =60L/人/天。

根據(jù)GB 50019-2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)密度ρ 取1kg/L。

2 工程設(shè)計(jì)方案及設(shè)備選型

該設(shè)計(jì)在用戶原有的空調(diào)及采暖方案基礎(chǔ)上，增加空氣余熱回收模塊。采用空氣源熱泵熱水器提供生活熱水，并配置淋浴廢水熱回收模塊。具體如下：

(1)選用海爾空氣源熱泵熱水器KF 70/200-A（外觀如圖1所示），額定制熱水能力70L/h。水溫最高達(dá)到65℃。其工作原理是僅使用少量的電能，運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)冷媒流動(dòng)，冷媒通過(guò)室外的換熱器從室外大氣中抽取幾倍的熱量，再通過(guò)水箱內(nèi)的換熱器將熱量傳遞給水，將水箱內(nèi)的水加熱，如圖2所示。能源效率夏季450%，春秋季350%，冬季260%。

⑵選用海爾廢水余熱回收模塊JNMF-1（外觀如圖3所示）。夏季余熱回收效率42%，冬季回收48%。其工作原理為沐浴時(shí)熱水淋過(guò)人體表面落入余熱回收模塊中，預(yù)熱在模塊內(nèi)換熱管里流過(guò)的自來(lái)水，被廢水預(yù)熱后的自來(lái)水進(jìn)入熱水器水箱，變冷的廢水排入地漏，如圖4所示。

⑶選用海爾空氣余熱回收模塊JNWD-1600D（外觀如圖5所示），額定熱交換能力16kW。制冷回收80%以上顯熱，采暖回收90%以上顯熱。工作原理如圖6所示

3 節(jié)能效益計(jì)算

3.1 空氣熱回收

(1)夏季空調(diào)換氣能量節(jié)約：

Q=V×T ×ρ×c×(t －t)×4人×24h/天×80%=30m/h/人×85天×1.2kg/m×1.005kj/(kg·℃)×(34－25)℃×4人×24h/天×80%=2125Mj。

合耗電量738kWh。

(2)冬季采暖換氣能量節(jié)約：

Q=V×T ×ρ×c×(t －t)×4人×24h/天×90%=30m/h/人×120天×1.2kg/m ×1.005kj/(kg·℃)×(20－1)℃×4人×24h/天×90%=7127Mj。

合耗電量1980kWh。

(3)全年換氣熱回收總節(jié)能：

738+1980 =2718 kWh。

3.2 廢水余熱回收

(1)全年熱水消耗能量對(duì)應(yīng)的耗電量：

合4634kWh。

(2)全年平均預(yù)熱回收效率：

(85×42%+160×45%+120×48%)÷365=45.3%。

(3)全年廢水余熱回收總節(jié)能：

4634×45.3 %=2099.2kWh。

(4)熱泵制熱水全年平均效率：

(85×450%+160×350%+120×260%)÷365=343.7%。

全年使用熱泵制熱水耗電量：

4634÷343.7 %=1348.3kWh。

如果全年使用電熱水器制熱水耗電量：

4634÷0.95 =4877.9kWh。

因此全年使用熱泵熱水器可比使用電熱水器節(jié)電：4877.9－1348.3=3529.6 kWh。

該用戶采用家庭整體節(jié)能方案，憑借空氣余熱回收+廢水余熱回收+空氣源熱泵熱水器，全年可累計(jì)節(jié)電8346 kWh，按青島市居民電價(jià)0.55元/kWh計(jì)算，可節(jié)省支出4590元。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文探討的家庭整體節(jié)能方案，主要體現(xiàn)在耗能較大的空調(diào)和生活熱水兩個(gè)方面，通過(guò)降低能源的消耗和浪費(fèi)，一個(gè)家庭全年可累計(jì)節(jié)電8346kWh，相當(dāng)于節(jié)約3372kg標(biāo)準(zhǔn)煤，減少CO 排放1088kg，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。如果行業(yè)主管部門牽頭制定政策，宣傳、鼓勵(lì)和推廣該技術(shù)，促進(jìn)整體方案與建筑結(jié)合，推動(dòng)行業(yè)產(chǎn)品升級(jí)，即使全國(guó)2.1億個(gè)城鎮(zhèn)家庭的10%實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用，則“十二五”期間即可為國(guó)家節(jié)約3.54億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。再加上賓館、辦公樓及公共場(chǎng)所的推廣改造，節(jié)能減排更加順利，必將為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的綠色可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。