空氣源熱泵熱水機組在工程實際中的應用

于海洋

大連國聯(lián)能源發(fā)展有限公司 遼寧大連 116000

1 空氣源熱泵熱水機組工作原理

空氣源熱泵熱水機組是目前世界上能效比最高的熱水設備之一,它根據(jù)逆卡諾循環(huán)原理,采用電能驅(qū)動,通過傳熱工質(zhì)把自然界空氣中的太陽能潛熱有效吸收,產(chǎn)生熱能,并將收集的熱量釋放到水中,對水進行加熱。空氣源熱泵熱水機組系統(tǒng)工作過程如下：處于低壓液態(tài)循環(huán)工質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器時蒸發(fā),此時從低溫熱源處吸收熱量,變成蒸汽后,流進壓縮機,經(jīng)過壓縮機壓縮后升溫升壓,變成高溫、高壓蒸汽,排出壓縮機,蒸汽流經(jīng)冷凝器,在冷凝器中,將從蒸發(fā)器中吸取的熱量和壓縮機耗功所相當?shù)哪遣糠譄崃颗懦?傳遞給冷水,使其溫度提高。

2 空氣源熱泵熱水機組運行應用對策探究

2.1 機組安裝對策。在機組安裝過程中，為了防止主機中有雜物進入，需采取有效的對策，包括：①對Y型過濾器進行安裝。為確保機組換熱器無雜物進入，可基于系統(tǒng)進水口位置與主機循環(huán)加熱進水口位置分別進行Y型過濾器的安裝。在這里，Y型過濾器處于流體或者氣體管路當中，應用具備沖孔或編制網(wǎng)孔的濾網(wǎng)對固體污物進行阻隔；值得注意的是，為使該裝置的拆卸及清洗更加方便，在安裝的時候有必要確保濾網(wǎng)拆洗方向朝下，同時保證安裝高度的合理性；②合理選擇管道材料及熱水箱材料[1]。一方面，管道材料中，可應用PPR管和銅閥，并應用熱熔焊接的連接方法；另一方面，在熱水箱材料選擇上，盡可能地選取不銹鋼材質(zhì)；碳素鋼板焊接盡可能地少應用，倘若必須應用，則有關乎民生的大事，市政工程的質(zhì)量是工程壽命和利用價值的基礎。

2.2 對材料質(zhì)量的監(jiān)管與選擇。木桶定律是講一只水桶能裝多少水取決于它最短的那塊木板。同樣，工程的質(zhì)量也取決于材料的質(zhì)量，事實上，很多豆腐渣工程都是因為黑心承包商選用劣質(zhì)材料才導致工程質(zhì)量差的，因此，為控制工程質(zhì)量，對材料的選擇要慎之又慎。

3 案例分析

2018年11月28日，由大連國聯(lián)能源發(fā)展有限公司承建的某小區(qū)電供暖項目順利投產(chǎn)，該項目共建設安裝38臺制熱量140KW/臺超低溫空氣源熱泵，供暖面積9萬平方米，目前是新疆最大的單體空氣源熱泵供暖項目。該項目得到了業(yè)主方高度認可，贈送一面“為企業(yè)分憂，為用戶造福”的錦旗，以表達對大連國聯(lián)公司全體人員高效的組織能力、先進的技術、可靠的設備及優(yōu)質(zhì)的服務的高度評價與肯定。根據(jù)需方的要求：每日生產(chǎn)60℃熱水80t。把需方提供的相關數(shù)據(jù)輸入計算機實況模擬設計軟件，得到本熱水系統(tǒng)滿足實用要求應配置麥克韋爾空氣源熱水機組，每噸熱水全年平均能耗費用為1.24元（當?shù)仉妰r0.11元/kW·H）。預算方案報需方工程指揮部討論研究，經(jīng)比較，太陽能和空氣源熱泵兩種形式最為經(jīng)濟環(huán)保，但考慮到與小區(qū)綠化環(huán)境的和諧統(tǒng)一，太陽能工程突出矛盾表現(xiàn)在安裝面積過大，預埋件支架及工程量大，安裝工期長，后繼維修費用高，物業(yè)管理不方便等因素，根據(jù)需方安裝空間和機組排列要求，安裝38臺超低溫空氣源熱泵，機組技術數(shù)據(jù)如下：通過變換支網(wǎng)管徑調(diào)節(jié)循環(huán)流量，機組換熱器內(nèi)高溫熱水通過2臺（一用一備）熱水循環(huán)泵與300t保溫水罐內(nèi)低溫熱水強制循環(huán)。本系統(tǒng)采用自控技術實現(xiàn)系統(tǒng)自動化，水溫水位顯示，可設定任意恒溫供水，實際使用時設定水溫在52℃。溫差跟蹤自動循環(huán)，對300t水罐內(nèi)的水進行加熱，儲熱水箱內(nèi)的水溫達到設定值60℃時自動停機。300t水罐后方的供水管路實行閉路循環(huán)，用水終端即開即有熱水；低水位控制點設計在200t水位處，由于使用熱水低于此水位，本系統(tǒng)智能控制補入自來水，使冷水進入熱

泵機組，加熱后將非定溫水頂入300t水罐，水位升高直到最高警戒水位，此時由于較低溫度的水進入儲熱水箱，使水罐內(nèi)的水溫低于設定溫度52℃時，主機系統(tǒng)啟動開始工作，循環(huán)熱加熱到60℃自動停止運行。每棟樓內(nèi)用戶使用熱水由300t保溫水罐提供，蓄熱水罐全天不低于200t最低水位警戒，保證24小時的熱水使用，熱水管網(wǎng)循環(huán)泵會間歇循環(huán)。溫控點設計在300t保溫水罐內(nèi)200t水位處，當溫度低于52℃時系統(tǒng)開機運行，如此完成一個工作過程。特殊情況用水量增多，可實現(xiàn)系統(tǒng)自動手動切換，可操控性強。主機設備進入施工現(xiàn)場，雙方工程技術人員采用單機抽檢和系統(tǒng)時段運行COP值測定的方式對本熱水工程進行了驗收，實測數(shù)據(jù)如下：加熱機組換熱器內(nèi)35kg的18℃冷水，實測結(jié)果如上

總制熱量=35kg×（65℃-48℃）×1kcal/kg·℃=595kcal

平均耗電量相當熱量=3.75kW×｛（9.5min+10min）

÷2-7min｝÷60min×860kcal/9（kg·℃）=147.81（kcal）

COP值=總制熱量#平均消耗的熱量

=595kcal÷147.81kcal=4.03

整個系統(tǒng)施壓檢測、沖洗完畢后，一次性注入300t18℃自來水，開始試運行，工程從11月2日開始接觸談判，11月8號簽訂合同，此時已經(jīng)過該地區(qū)的供暖時間，我們克服時間緊、任務急、系統(tǒng)新、人員少、異地施工、文化差異等諸多困難，在保證優(yōu)質(zhì)工程、用戶滿意的前提下，系統(tǒng)設計、設備選型、籌款、組貨、運輸、安裝、調(diào)試、交接都是在國聯(lián)人高速、高效的組織協(xié)調(diào)和不分晝夜克服重重困難下完成的，26日試運行，28日全部投入使用，考慮到夜間環(huán)境溫度較低和管網(wǎng)及水罐的散熱等因素的影響。需方對此結(jié)果非常滿意，工程順利完成驗收交接工作[2-3]。

目前，空氣源熱泵市場空前繁榮，熱泵技術能提高能源利用率，是合理用能的典范，這已成為業(yè)內(nèi)公認的事實。有關專家預言，熱泵技術的應用將進入二次革命時期，我國是一個能源短缺的國家，最大可能地利用可再生能源是我們建設小康社會的共同目標。