空氣源熱泵在大連地區(qū)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

趙莉

摘要：介紹了大連地區(qū)某項(xiàng)目空氣源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例。文中對(duì)常用幾種生活熱水加熱方式進(jìn)行對(duì)比，確定采用空氣源熱泵加熱系統(tǒng)，以及熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、系統(tǒng)優(yōu)化、運(yùn)行管理的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：方案對(duì)比；空氣源熱泵

引言

項(xiàng)目為大連市旅順高級(jí)中學(xué)，規(guī)劃用地面積：94679m2，總建筑面積：45975m2。熱水使用區(qū)域?yàn)樵∈壹皬N房熱水。最大熱水日用水量為80噸/天。能源配套方面該區(qū)域周邊擁有市政熱水管網(wǎng)（僅冬季供熱）。建設(shè)初期曾對(duì)比分析過(guò)燃油鍋爐、燃?xì)忮仩t、電熱水器、太陽(yáng)能熱水器、空氣源熱泵等設(shè)計(jì)方案，見(jiàn)附表1

從上表可以看出，現(xiàn)行各種熱水加熱設(shè)備中，空氣源熱泵熱水機(jī)組平均加熱一噸水所需費(fèi)用是最少的。

針對(duì)本工程的具體特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)多種方案的反復(fù)考慮論證，最后決定采用空氣源熱泵系統(tǒng)。

一、空氣源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.選型計(jì)算及參數(shù)

1.1設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）最高日用水量為80噸，最大小時(shí)用水量為26噸，高峰時(shí)間按2小時(shí)計(jì)算。

（2）冷水溫度：夏季20℃，過(guò)度季15℃，冬季5℃。

1.2水箱選擇

按工程需求，設(shè)計(jì)1個(gè)40噸加熱水箱，1個(gè)40噸保溫水箱；采用倒水的方式，保證熱水用水。

1.3加熱時(shí)間

根據(jù)場(chǎng)地情況初步選8臺(tái)超低溫型空氣源熱泵。

（1）正常天氣情況下，超低溫型空氣源熱泵的額定功率為8.25KW，制熱量為36KW。春夏秋三季加熱時(shí)間：

80000L×（55℃-15℃）/（36KW×8×860）=13小時(shí)

即采用8臺(tái)超低溫型空氣源熱泵，13小時(shí)加熱產(chǎn)出80噸55℃熱水。

（2）在特殊天氣情況下，超低溫型空氣源熱泵的額定功率為8.15KW，制熱量為23KW。冬季加熱時(shí)間：

80000L×（55℃-5℃）/（23KW×8臺(tái)×860）=25小時(shí)

即采用8臺(tái)超低溫型空氣源熱泵加熱80噸55℃熱水需要25小時(shí)，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，此時(shí)采用板式換熱器管網(wǎng)換熱來(lái)輔助加熱，以保證正常用熱水。

二、水箱補(bǔ)水方式

水箱補(bǔ)水采用液位傳感器控制電磁閥裝置和遙控浮球閥雙重控制保護(hù)。當(dāng)電磁閥出現(xiàn)故障時(shí)，遙控浮球閥自動(dòng)關(guān)閉，補(bǔ)水時(shí)避免溢出水箱。浮球閥補(bǔ)水缺點(diǎn)是缺水補(bǔ)水，容易出現(xiàn)混合水，降低熱水溫度。液位傳感器補(bǔ)水，熱水用完時(shí)才能自動(dòng)補(bǔ)水，避免出現(xiàn)混合水。

補(bǔ)水共有三種方式：

1.定時(shí)補(bǔ)水：可以多次設(shè)定補(bǔ)水時(shí)間，達(dá)到設(shè)定時(shí)間即開(kāi)始補(bǔ)水。

2.定位補(bǔ)水：可以設(shè)定多段水位，當(dāng)水箱水位低于設(shè)定水位時(shí)即開(kāi)始補(bǔ)水。

3.手動(dòng)補(bǔ)水：可以人工隨時(shí)補(bǔ)水。

三、加熱過(guò)程

8臺(tái)熱泵機(jī)組通過(guò)蓄熱循環(huán)泵先將加熱水箱里的水循環(huán)加熱至設(shè)定溫度時(shí)，熱水置換泵啟動(dòng)將加熱水箱的熱水抽取補(bǔ)給到保溫水箱中，如此往復(fù)循環(huán)補(bǔ)給，直至2個(gè)水箱都裝滿熱水，最后由熱水給水泵送給各個(gè)用水點(diǎn)。

初次運(yùn)行時(shí)，冷水先補(bǔ)滿加熱水箱，當(dāng)控制系統(tǒng)檢測(cè)到水箱溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，先行啟動(dòng)蓄熱循環(huán)泵，30秒后開(kāi)始啟動(dòng)1#熱泵機(jī)組，間隔10秒后再啟動(dòng)2#熱泵機(jī)組，再間隔10秒后啟動(dòng)3#熱泵機(jī)組………依次類(lèi)推，直到熱泵機(jī)組全部啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到加熱水箱水溫高于設(shè)定溫度時(shí)，先停止8#熱泵機(jī)組，間隔10秒后再停止7#熱泵機(jī)組，再間隔10秒后停止6#熱泵機(jī)組………依次類(lèi)推，直到1#熱泵機(jī)組停止運(yùn)行。30秒后，蓄熱循環(huán)泵也停止運(yùn)行，系統(tǒng)處于非加熱狀態(tài)。

四、供水管網(wǎng)回水設(shè)計(jì)

為保證用戶在用熱水時(shí)間內(nèi)管網(wǎng)內(nèi)的水溫處于穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)安裝一套定溫回水裝置。當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)的水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，水泵自動(dòng)將管路內(nèi)的水打入水箱，保證管網(wǎng)內(nèi)始終保持相對(duì)的恒溫水，用戶打開(kāi)龍頭是熱水。

五、輔助加熱

在室外氣溫達(dá)到極限-15℃以下時(shí)，熱泵機(jī)組能效比降低，滿足不了制熱需求，輔助加熱設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)，管網(wǎng)換熱系統(tǒng)通過(guò)板式換熱器換熱來(lái)為水箱水加熱，當(dāng)水箱水溫達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)停止。

六、防凍設(shè)計(jì)

為保證在冬季寒冷天氣時(shí)系統(tǒng)防止凍壞，本套系統(tǒng)設(shè)置管道循環(huán)防凍裝置及電伴熱帶保溫防凍功能，其工作原理為：當(dāng)水箱的水溫高于15℃，管道溫度低于4℃時(shí)，循環(huán)泵啟動(dòng)，啟動(dòng)管道循環(huán)防凍裝置，當(dāng)管道溫度達(dá)到10℃時(shí)，循環(huán)泵停止。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)管道循環(huán)防凍10分鐘，管道溫度無(wú)變化時(shí)，停止管道循環(huán)防凍，啟動(dòng)保溫伴熱帶，當(dāng)管道溫度達(dá)到10℃時(shí)，保溫伴熱帶防凍系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉。兩套系統(tǒng)保證管道冬季不凍，安全可靠。

七、水箱材質(zhì)

水箱采用SUS304食品級(jí)不銹鋼；鋼板厚度3mm保溫采用100mm 聚氨酯發(fā)泡，外殼采用彩鋼板；現(xiàn)場(chǎng)模塊拼裝。

八、結(jié)語(yǔ)

空氣源熱泵熱水機(jī)組，可以在夜間集中生產(chǎn)熱水，供白天使用，實(shí)現(xiàn)移峰填谷平衡用電負(fù)荷的作用，同時(shí)，粉塵、二氧化碳、二氧化硫均實(shí)現(xiàn)零排放。空氣源熱泵目前在北方地區(qū)應(yīng)用較少，除受建筑功能影響、初投資較高等客觀因素影響外，其作為一項(xiàng)新技術(shù)的社會(huì)認(rèn)知度較低，技術(shù)成熟性有待考驗(yàn)等也是一個(gè)重要的因素。本工程采用空氣源熱泵技術(shù)，合理利用可再生能源，可滿足生活熱水功能，并且結(jié)合工程實(shí)際情況，符合節(jié)能減排的國(guó)策。希望本工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)軐?duì)其它工程可起到一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]核工業(yè)第二研究設(shè)計(jì)院，主編.《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)建筑給水排水第二版》.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.