空氣源熱泵機組在城市浴室的應用

馬雨靜

關鍵字空氣源熱泵機組；浴室；應用

1 引言

浴室用水加熱，從傳統燃煤鍋爐燒水、燃油、燃氣燒水、再到電熱燒水，再到太陽能加熱，一直發展到今天的空氣源熱泵機組。燃煤鍋爐因不環保已被城市逐漸淘汰，太陽能存在陰天不制熱、不穩定的問題；柴油鍋爐和電熱水設備成本較高，而空氣源熱泵機組的出現，給人們的生活帶來了方便，它與其它熱水產品相比，運行安全，實現全自動控制，很好地避開了傳統太陽能產品受天氣陰晴的影響。它無可燃可爆氣體，無廢氣廢水廢渣排放，且成本低，技術先進，安裝方便，維護簡單，既環保，又可減輕人工勞動強度，所以空氣源熱泵機組將成為未來浴室熱水產品的發展方向[1][2]。

2 空氣源熱泵機組結構

礦區某小區浴室使用的是RSADV130HD型空氣源熱泵機組兩套（每套5臺），該空氣源熱泵機組是由壓縮機、熱交換器、軸流風扇、保溫水箱、水泵、儲液罐、過濾器、節流裝置和電子自動控制器等組成（如圖1）。壓縮機采用全封閉活塞式，冷凝器工作介質采用R22冷凝劑，采用翅片蒸發器，節流裝置采用電子膨脹調節閥。

圖1 空氣源熱泵機組結構示意

3 空氣源熱泵機組技術參數

（1）超低溫型（直熱式）空氣源熱泵機組（供浴池熱水）：出水溫度60℃、單臺制熱量150 kW、電機功率46.6 kW；

（2）浴池熱水泵（含電控）2 臺：流量25 m3/h、揚程13 m、功率2.2 kW；

（3）超低溫型（循環式）空氣源熱泵機組（供淋浴熱水）：出水溫度60℃、單臺制熱量150 kW、電機功率46.6 kW；

（4）淋浴熱水泵（含電控）2 臺：流量25 m3/h、揚程13 m、功率2.2 kW；

（5）淋浴熱水循環泵（含電控）2 臺：流量23 m3/h、揚程28 m、功率4 kW。

4 空氣源熱泵機組工作原理

RSADV130HD 型空氣源熱泵機組是一種將低溫熱源的熱能和電能轉移到高溫熱源的裝置。空氣源熱泵機組工作時，通過熱泵內的空壓機壓縮做功，源源不斷將電能轉換為熱能，再通過熱泵內的熱交換器將熱能傳遞給水，從而使水的溫度逐漸上升，直至達到浴室要求的淋浴溫度。

如圖2，具體工作過程：接通電源后，軸流風扇開始運轉，室外空氣通過蒸發器進行熱交換，低溫低壓的液態冷媒經過蒸發器（空氣側熱交換器）吸收空氣中的熱量Q1而蒸發，由液態變為氣態，溫度降低后的空氣被風扇排出系統。同時，蒸發器內部的冷媒吸熱汽化被吸入壓縮機，壓縮機在電能Q2作用下將這種低壓冷媒氣體壓縮成高溫、高壓氣體送入冷凝器，高溫高壓的氣態冷媒在交換器內與冷水進行熱交換，冷媒放熱而冷卻為液態。冷媒放出的熱量Q3使冷水得到加熱。

液態冷媒通過節流膨脹閥減壓，再次流入蒸發器，又具有了再次吸收蒸發的能力。如此反復循環，空氣中的熱能被熱泵不斷送到水中，使保溫水箱里的水溫逐漸升高，最后達到所需溫度55℃左右。

冷水直接進入空氣源熱泵機組入口，空氣源熱泵機組按設定的溫度進行加熱，加熱后的熱水經空氣源熱泵機組出口進保溫水箱，然后通過循環泵從保溫水箱抽水送入洗浴系統。它利用電能驅動壓縮機工作，吸收空氣中大量的熱能，再傳輸到水中。整個過程既不是電阻絲發熱來燒水，也不是大量電能轉化為熱能，電在這里只是起著驅動空壓機的作用，所以，空氣源熱泵熱水機組的作用是將空氣中的熱量轉移到水中。

圖2 空氣源熱泵機組工作原理示意

根據能量守恒定律有：Q1+Q2=Q3，因此Q3＞Q2。亦即冷水吸收的熱量要2～3 倍地大于壓縮機工作消耗的電能，其間的差值是從周圍空氣中吸收來的熱量。所以空氣源熱泵機組運行成本只有電加熱的，燃油加熱的，太陽能加熱的

5 使用效果

5.1 浴室規模

礦區某小區浴室周圍近一平方公里范圍內，現坐落有59棟老式居民樓，常住人口1萬多人。過去近30年里，隨著樓房和居住人口的逐年增多，原有的規模小、浪費大、能力低、不上檔次的傳統浴室已不能滿足現有洗浴人數和洗浴質量的需求。為了進一步改善居民生活水平，上級決定從降本增效角度出發擴大浴室規模，采用RSADV130HD型空氣源熱泵機組作為供熱設備，洗浴人數由原來的200人/天提升到500人/天。

5.2 經濟效益

5.2.1 加熱1 t水經濟比較

加熱1 t 水上升40℃費用比較，自來水平均溫度15℃左右，加熱至55℃的熱水，需要40 000千卡熱量，加熱每噸水需要費用見表1。

表1 加熱1 t水經濟比較

可見每加熱1 t 熱水成本，燃煤鍋爐是9.86 元，柴油鍋爐是29.44元，電熱水設備是57.33元，空氣源熱泵機組是13.57元。

5.2.2 各項指標比較

每天按加熱80 t熱水計算見表2。

表2 各項指標比較

可見，空氣源熱泵機組比柴油鍋爐每年節省46.25萬元，比電熱水設備每年節省127.69萬元。

6 結束語

實踐證明，城市浴室應用空氣源熱泵機組，不僅克服了原始燃煤鍋爐、太陽能、燃油鍋爐和電熱水設備存在的各種問題。還能節約人工，提高工作效率，節省電能成本，是一種值得推廣的安全、節能、環保型產品。