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壓縮式熱泵熱水機組在中央熱水系統中的應用實例

09-03 12:40:11  瀏覽次數:610次  欄目:暖通空調
標簽:暖通空調設計規范,暖通空調設計, 壓縮式熱泵熱水機組在中央熱水系統中的應用實例,http://www.nvlbio.live

  摘要:文章以工程實例分析了熱泵熱水機組在中央熱水系統應用中的節能情況。采用冬季熱負荷為機組選型依據,通過和燃氣鍋爐進行比較,得出每年的節能費用,說明熱泵熱水機組在中央熱水供應中的發展前景,值得大力推廣。

  關鍵詞:熱泵熱水機組 中央熱水系統 燃氣鍋爐

  熱泵熱水機組是最近幾年新興的熱水制造設備,它以電為動力,安裝方便、施工周期短、占地面積少、無需燃料堆放場所、無排渣的運輸費用及三廢處理開支、無需專門值班人員,對于城市密集地區的集中供熱水系統來說,壓縮式熱泵熱水機組表現出明顯的優勢[1].另一方面,熱泵可通過吸收環境天然能源及余熱、廢熱,全年供熱、夏季供冷,是一種利用可再生能源的高效節能無污染的使用技術[2].熱泵熱水機組的制熱功率達300%以上,相同的輸出,熱泵熱水機組的輸入功率只有電鍋爐的1/3~1/4,對供電容量的壓力不大,生產熱水的成本只有電鍋爐的1/3~1/4.熱泵熱水機組同樣可以使用蓄能裝置,利用夜間低谷電制取一定溫度的熱水,儲存于保溫水箱內,供用電高峰時使用,起到削峰填谷作用。近年來,隨著我國節能和環保要求的提高,熱泵熱水機組在中央供熱水系統中得到廣泛應用,尤其在我國長江流域以南地區,節能效果十分顯著。

  1、工程概況

  深圳某酒店有客房221套,全日供應熱水每天用熱高峰在晚上8~11點。按入住300人,賓館客人所用熱水按國標每天200L/人計算,約需60t/d熱水,用量較大。原設計樓頂設有4臺立式燃氣鍋爐,采用兩次循環回路供熱水:21層以上兩臺,高壓循環;21層以下兩臺,低壓循環。為了降低成本、節約能源、改善酒店周圍環境,酒店決定對中央熱水系統進行改造,改造方案采用5臺南京華電熱泉供熱技術有限公司生產的熱泵熱水機組,改造中酒店原有的熱水供應系統保留不變,原來的燃氣鍋爐作為一個應急設備,燃氣房的供、回水總管上,原水管仍在新系統中發揮作用,原有系統的總供、回水主管上連接熱泵熱水機組的供、回水主管,中間加一個蓄熱水箱,以利減少設備的選擇容量。系統還采用自動控制,可根據需要設置水溫。新設備布置在樓頂上,不影響美觀,無噪音干擾。

  2、設計參數的選定

 。1)冷水溫度: 夏季20℃ 過渡季 17.5℃ 冬季15℃

 。2)熱泵機組熱水出口溫度55℃,室內用熱水出口溫度40℃

 。3)峰期電價0.8元/KWh,儲冰電價0.3元/KWh

  3、選型

  熱泵熱水機組的選型要根據氣候條件,平均日用水量及用水溫度,用戶的補水溫度綜合考慮,選擇機型。機組工作時間一般取一天時間的70%左右。由于機組的能效比受環境溫度影響,因此在選擇機型時,需同時考慮最惡劣工況和初期投資費用問題[3].

  1、冬季熱負荷

  Qn=60×1000×4.187×(40-15)×(1+0.1)=6908.6MJ=1919.04KWh

 。0.10為:系統熱損失系數,15為上水溫度。)

  2、過度季熱負荷

  Qn=60×1000×4.187×(40-17.5)×(1+0.1)=6217.7MJ=1727.13KWh

  3、夏季熱負荷

  Qn=60×1000×4.187×(40-20)×(1+0.1)=5526.8MJ=1535.23KWh

  表1 熱泵熱水機組能效比

環境溫度℃  輸入功率KW  輸出功率KW  能效比Cop  -5  7.0  15.6  2.23  0  7.4  17.5  2.36  5  7.9  20.2  2.56  10  8.3  23.2  2.80  15  8.8  26.9  3.10  20  9.4  31.5  3.35  25  10.2  38.1  3.74  30  10.8  43.6  4.04  35  11.4  48.6  4.26  40  12.3  52.5  4.27 

表2 熱泵熱水機組主要技術性能參數
類別  項目  名稱  單位  數值  機組技術性能參數  項目  熱水出水溫度  ℃  55  額定制熱量  KW  26.9  額定小時制熱水量  L/h  600  額定輸入功率  KW  8.8  最大輸入功率  KW  12.3  安裝條件  水
路  外形尺寸  mm  1290×960×1150  凈重量  Kg  350  額定水壓力  MPa  0.6  最高水壓力  MPa  1.0  接管管徑     DN40  運行條件  電氣  使用電壓  V  3~/380±10%  使用頻率  Hz  50  最大電流  A  28  接地要求  Ω  〈10  溫度  環境溫度范圍  ℃  -5~40 

  額定工況下參數按標準〈Q/3201HDRQ-01-2002〉,冷水18℃,熱水55℃,干球溫度55℃,濕球溫度12℃

  根據冬季熱負荷及機組性能參數,在環境溫度7℃條件下,1臺HAM096型熱泵熱水機組輸出功率21.4kw,5臺總輸出功率為107kw,每天運行18小時可滿足熱負荷需要。

  4、經濟性分析

 。1) 熱源的熱效率和熱值表

  表3 熱源熱值表

熱源  燃料熱值  熱效率,%  實際熱值  燃氣鍋爐  26000kcal/m3  65  16900  熱泵  860kcal/kwh  350  3010  

 。2)兩種方式加熱1噸水的成本

  以1000公斤(1噸)15度的冷水,加熱至40度的熱水,需要25000千卡的熱量為例,兩種熱源的成本比較。(1000×25=25000千卡)。

  表4 費用表

熱源  動力消耗  單價  費用  燃氣鍋爐  1.48m3  13元/m3  19.24元  熱泵 (峰期電價)  8.31kwh  0.8元/kwh  6.65元  熱泵 (低谷電價)  8.31kwh  0.3元/kwh  2.49元 

  注:燃氣按現貴酒店提供的13元/立方米算。

 。3)費用計算

  以冬季熱負荷為計算依據,利用熱泵熱水系統供熱水,每天使用低谷電8個小時,產熱水量為27t,電費為67.23元,每天使用峰電10小時,產熱水量為33t,電費為219.45元,合計286.68元。而該酒店原來使用的燃氣鍋爐制熱水的費用為每天1154.4元。改造后該酒店每天可節約運行費用為867.72元,每年節約運行費用31萬多元。

 。4)熱泵與燃氣鍋爐的日常運行和維護費比較

  熱泵這一新型的節能產品之所以能很快的在中央供熱水系統中被廣泛應用,主要因為其具有節能、環保、安全、舒適等諸多優點受到了越來越多用戶的青睞。其日常的維護費用也比常規的熱水系統低,主要體現在以下各方面。

  1、熱泵熱水機組由儲熱水箱組成,可以隨時使用熱水,不用專人開關機和維護。比燃氣鍋爐節省一個鍋爐工的費用。

  2、熱泵熱水機組的維護包括:機器外殼、蒸發器散熱片的清洗。主要是清洗蒸發器散熱片上的灰塵,燃氣鍋爐以燃氣作為燃料,屬于易燃、易爆的危險物品,具有不安全因素。

  3、熱泵熱水機組可以放置在室外樓頂等地方,不影響工作效率。而燃氣鍋爐要定期經技術、安全監督局的檢查、認可。

  4、熱泵熱水機組使用電能清潔能源,絕不會造成空氣污染。燃氣鍋爐燃氣燃燒,其排出的煙氣仍含有二氧化硫、氧化氮、一氧化碳等有害氣體,長期排放,會污染周圍環境。

  5、熱泵熱水機組采用機組并聯運行,分別單獨控制,假如其中一臺出現故障,不影響其它機組的正常運轉。

  6、熱泵熱水機組的使用壽命可高達15年,折算起來,比使用燃氣鍋爐成本更低。

  5、結束語

  通過以上分析,可以進一步認識到熱泵熱水機組在中央熱水系統中應用的前景。該項目投入運行后,在一年內收回了設備的投資成本,得到了業主的好評。照此該酒店在該套熱泵熱水機組壽命期限內可節約費用為470多萬元,節能效果十分明顯。熱泵熱水機組這一新型的節能產品必將成為我國中央熱水系統的首選。

  參考文獻

  1、蔣能照,主編?照{用熱泵技術及應用。[J]北京:機械工業出版社,1997

  2、姜益強?諝庠礋岜美錈崴畽C組的選擇[J].暖通空調,2003,33(6):30-33

  3、南京華電熱泉供熱技術有限公司。電工熱泵熱水機組技術手冊,2003

,壓縮式熱泵熱水機組在中央熱水系統中的應用實例

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