空氣能熱水器應用調查報告

王源源

摘 要：毛壩生活點A座、B座太陽能集熱系統(tǒng)于2012年3月投產。每套系統(tǒng)由1座變頻控制柜、1座系統(tǒng)控制柜、1座9m3熱水蓄水罐（使用18根電加熱管進行輔助加熱，每根電加熱管功率為3kW）、2臺熱水循環(huán)泵（一用一備）、2臺管道增壓泵（一用一備）、太陽能集熱器組（每套共6組，每組4套太陽能集熱器，每套30根太陽能集熱管）和配套熱水管線組成。

關鍵詞：改善系統(tǒng)措施;效益分析

自2012年12月27日開始，太陽能集熱系統(tǒng)陸續(xù)發(fā)生故障，至2014年8月31共更換電加熱管60根，太陽能集熱管81根，管道增壓泵1臺，控制柜電源板1塊，控制柜控制面板1塊。清洗管道增壓泵和循環(huán)泵7次。

該系統(tǒng)配備2名值班人員，2小時巡檢一次。當控制系統(tǒng)程序混亂，值班人員必須將程序調整為手動運行一段時間后，再切回自動運行。太陽能集熱管內溫度可達200-300度，如果出現(xiàn)突然斷電系統(tǒng)停運又恢復運轉情況下，集熱管進出水溫差超過18度，容易炸裂，遇到這種情況值班人員需要立即將系統(tǒng)關閉5-6小時再恢復運行。四川地區(qū)多陰雨天氣，在陰雨天氣及冬季主要靠電加熱管加熱，電熱管不但耗電量增大，溫度高且熱量集中，易結垢、漏電，需要值班人員定期拆卸檢測絕緣值，目前電熱管壽命一般僅6個月。根據(jù)實際維修情況，太陽能集熱系統(tǒng)每年維修材料費用約為3萬元，且配件必須從原廠家購置。該系統(tǒng)故障或保養(yǎng)期間會間斷職工熱水供應。

總之，目前毛壩生活點太陽能集熱系統(tǒng)需要專人巡視維護;四川地區(qū)陰雨天氣較多，需要長時間采用電熱管加熱;配件必須從原廠家購置，運行維護不方便、費用高;不能確保熱水供應的可靠性。

1 改善重點內容及解決措施

在A、B樓各安裝空氣能熱水器一套，與現(xiàn)有太陽能集熱系統(tǒng)配合使用，退出其電熱管加熱部分，充分保證職工熱水供應。

空氣能熱水器采取熱泵制熱原理，平均熱效率可達400%。該系統(tǒng)由于采用低耗電能驅動機組，通過吸熱傳導工質對水直接加熱，真正形成水電隔離，避免了傳統(tǒng)熱水器中可能存在的易燃、易爆、中毒、腐蝕、短路等危險，所以該系統(tǒng)是一種運行完全可靠的熱水系統(tǒng)。該熱水系統(tǒng)使用方便、安裝簡捷，不受環(huán)境影響，是理想的生活用熱水節(jié)能裝置。

熱泵機組選型：

日最大用熱水量的確定 M，需要熱泵機組輸入功率計算：

P1=（M×⊿t）÷（COP×q×t）

P1-需熱泵熱水設備的輸入功率kW;M-日最大用熱水量的確定（冬季）L;⊿t-冷水溫升40～45℃;COP-單臺熱泵熱水設備的熱效率（冬季）3.5;q-電的熱值860kcal/kW·h;t-每天熱泵熱水設備理想的運行時間20H;單樓日最大用熱水量按10噸計算：

P1=（M×⊿t）÷（COP×q×t）=（10000×45）÷（3.5×860×20）=7.475kW

A、B樓各安裝輸入功率7.475kW，日供水量10噸空氣能熱泵熱水器一套。

2 預期效益分析

2.1 系統(tǒng)運行電費分析

毛壩生活點A、B兩棟公寓樓共有房間109間，入住人員約200人。

按每人每天使用熱水標準為40L，毛壩生活點每天用熱水約8000L;電費為0.62元/kWh。根據(jù)實際運行情況，四川地區(qū)夏季陰雨天氣較多，春、夏、秋三季電熱管平均每天加熱5小時，冬季平均每天加熱9小時。電熱管單根3000W，兩棟公寓樓一共36根。

每年電加熱消耗電費估算為：

（0.62*3*5*36*275+0.62*3*9*36*90）/10000≈14.63萬元。

依據(jù)空氣能熱水器廠家提供參考資料：150L水從15℃加熱到55℃，空氣能熱水器需要消耗1.74度電。

由此估算空氣能熱水器年用費（0.62*1.74*8000*365/150）/10000≈2.1萬元

全年算下來，安裝空氣能熱水器，每年可以節(jié)約電費約12.53萬元。

2.2 人工成本分析

毛壩生活點太陽能集熱系統(tǒng)配備2名值班人員。空氣能熱水器可實現(xiàn)全機自動化運行，不需專人值守。按照減少1名值班人員算，每年可減少人工費用18萬元。

2.3 維護成本分析

太陽能集熱系統(tǒng)集熱管內溫度可達200-300度，易結水垢，一旦進出水溫差大容易發(fā)生炸裂。在陰雨天氣及冬節(jié)，主要靠電加熱管加熱，電熱管溫度高且熱量集中，易結垢燒壞。整套系統(tǒng)需要定期清洗、除垢。目前太陽能集熱系統(tǒng)年維護費用約3萬元。

空氣能熱水器利用制冷劑吸收空氣中的熱能，通過壓縮機壓縮制熱后與水交換熱量來達到供熱效果，實質上是空調技術。由于產生的熱水出水溫度一般不超過60℃，主機、儲水箱、管道等不易結水垢損壞。零部件相對少，損壞概率低。2套熱水器每年維護費用約1萬元，使用壽命可長達8年以上。

2.4 運行可靠性分析

由于空氣能熱水器主要從空氣中獲取能量，在-5℃及以上均可正常工作，不受陰、雨等惡劣天氣的不良影響，能二十四小時全天候使用，彌補了太陽能熱水器受天氣環(huán)境影響的缺點，可靠保障熱水供應。

2.5 投資效益分析

一次性投資20萬元，按照使用壽命8年計算，空氣能熱水器每年可綜合節(jié)約費用12.53+18+3-1-2.5=30.03萬元，既每年產生經(jīng)濟效益約30萬元。