空氣源熱泵太陽能熱水器一體化

1、空氣源熱泵熱水器應(yīng)用技術(shù)及太陽能熱水器與建筑一體化應(yīng)用技術(shù)指引一、空氣源熱泵熱水器1、工作原理熱泵技術(shù)的基本原理基于逆卡諾循環(huán)原理。通俗的說，如同在自然界中水總由高處流向低處一樣，熱量也總是從高溫傳向低溫。但人們可以用水泵把水從低處提升到高處，從而實(shí)現(xiàn)水的由低處向高處流動(dòng)，熱泵同樣可以把熱量從低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩?。所以熱泵?shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置。熱泵的作用即是能從周圍環(huán)境中吸取熱量（這些被吸取的熱量可以是地?zé)帷⑻柲?、空氣的能量），并把它傳遞給被加熱的對(duì)象（溫度較高的媒質(zhì)）。熱泵熱水裝置，主要由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥四大部分組成，通過讓工質(zhì)不斷完成蒸發(fā)（吸取環(huán)境中的熱量）壓縮冷凝（

2、放出熱量）節(jié)流再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到水中。熱泵熱水器工作時(shí)，蒸發(fā)器吸收環(huán)境熱能，壓縮機(jī)吸入常溫低壓介質(zhì)氣體，經(jīng)過壓縮機(jī)整合成為高溫高壓氣、液體狀態(tài)，進(jìn)入冷凝器，高溫介質(zhì)泄熱制取熱水，經(jīng)膨脹閥變成低溫低壓氣體進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行吸熱后進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行高溫壓縮，開始下一輪制熱生產(chǎn)，如此循環(huán)，從而達(dá)到不斷制熱的目的。熱泵原理示意圖如下：熱泵在工作時(shí)，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量QA在蒸發(fā)器中加以吸收；熱泵本身做功消耗的能量，部分轉(zhuǎn)化為熱能QB；通過工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中放熱QC，QC=QA+QB，由此可以看出，熱泵輸出的能量為機(jī)組做功產(chǎn)生的熱能QB和熱泵從環(huán)境中吸收的熱量QA；因此，采用熱

3、泵技術(shù)可以節(jié)約大量的電能（熱泵的節(jié)能原理如下圖所示）。性能系數(shù)COP = 輸出能量/輸入能量，熱泵熱水器的COP約為4.6，即消耗1KW的電能得到4.6KW熱能。2、機(jī)組特點(diǎn)· 機(jī)組具有寬廣的環(huán)境溫度適應(yīng)性。其工作環(huán)境溫度范圍-1050。 · 戶外安裝，不占室內(nèi)安裝空間。 · 專門針對(duì)熱水工況的換熱器設(shè)計(jì)，水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。 · 專門針對(duì)熱水工程的自動(dòng)運(yùn)行控制設(shè)計(jì)，方便、節(jié)能、省電。 · 智能化自動(dòng)除霜，并且可實(shí)現(xiàn)除霜參數(shù)的區(qū)域化調(diào)整與設(shè)定。確保除霜可靠與節(jié)能。 · 沒有污染物的排放，安全環(huán)保。 · 智能化的故障顯示、分析與處理

4、系統(tǒng)。既方便用戶使用，又利于維護(hù)保養(yǎng)。 · 可靠的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完善的保護(hù)功能，延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命。 常見應(yīng)用領(lǐng)域：酒店熱水系統(tǒng)、洗浴用水系統(tǒng)、單位集體宿舍用水系統(tǒng)、住宅熱水系統(tǒng)、會(huì)所熱水系統(tǒng)等。3、熱泵熱水器冬季使用空氣源熱泵熱水器的經(jīng)銷商和用戶最為擔(dān)心的問題就是：在冬天氣溫寒冷、濕度較大的地區(qū)，熱泵熱水機(jī)組能否順利過冬？空氣源熱泵熱水器在冬天出現(xiàn)的問題，大多是因?yàn)橄到y(tǒng)匹配不合理的原因造成的。比如在冬天使用了夏天的工況設(shè)計(jì)選型，到了寒冷的冬天，空氣源熱泵熱水機(jī)組就出現(xiàn)產(chǎn)水量不足，在機(jī)組制熱效率下降長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)，甚至受自動(dòng)保護(hù)程序使機(jī)組停止運(yùn)行，從而影響用戶的正常用水和使用?？諝庠礋岜脽崴?/p>

5、器目前的出水溫度在55左右，是完全可以滿足洗浴的需求，除了飲用開水，生活中大量使用熱水的溫度并不是要求很高。利用空氣源熱泵熱水器做先期加熱處理，再進(jìn)入開水器甚至蒸汽設(shè)備也是一種行之有效的節(jié)能辦法?？諝庠礋岜脽崴鳟a(chǎn)品的好壞，關(guān)鍵在于壓縮機(jī)的品質(zhì)，壓縮機(jī)是熱泵機(jī)組核心部件，一定要選擇進(jìn)口專用熱泵壓縮機(jī)。空氣源熱泵熱水機(jī)組的冷媒相當(dāng)關(guān)鍵，冷媒選型、管道質(zhì)量和填充數(shù)量直接影響熱泵在低溫環(huán)境的正常運(yùn)行。熱泵機(jī)組的化霜設(shè)計(jì)技術(shù)是體現(xiàn)制造商制造水平和設(shè)計(jì)能力的重要標(biāo)志，一套可靠的優(yōu)化方案可以有效的解決結(jié)霜和化霜的難題，大大提高熱泵熱水機(jī)組制熱效果能力?？諝庠礋岜脽崴畽C(jī)組的工程設(shè)計(jì)要能夠根據(jù)不同的環(huán)境實(shí)際狀

6、況，調(diào)節(jié)適應(yīng)不同環(huán)境的需求，保證機(jī)組正常除霜、正常工作。氣溫過低、濕度高的地區(qū)，需要加強(qiáng)機(jī)組通風(fēng)量或采取輔助電防結(jié)冰等方式，并根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)優(yōu)化化霜程序，進(jìn)行科學(xué)合理的精心設(shè)計(jì)和安裝調(diào)配。這樣，空氣源熱泵熱水機(jī)組即使在寒冷的冬天也可以滿足用戶使用。4、熱泵熱水器應(yīng)用案例Ø 三房公寓 120-160設(shè)備選型以兩個(gè)衛(wèi)生間計(jì)算，每日用水量為 400L，主機(jī)選擇RSJ-72/400XH。型號(hào)RSJ-72/400XH額定制熱量7.2KW額定功率1.87KW產(chǎn)水量180L/H一次供水量400L最大功率3.0KW最大電流15.6A電源規(guī)格22050/60Hz出水溫度(默認(rèn))56 4860范圍內(nèi)可調(diào)進(jìn)

7、水管管徑DN20mm出水管管徑DN20mm循環(huán)水管管徑DN20mm熱水增壓泵揚(yáng)程25m制冷劑種類/充注量R22/1000g室外風(fēng)機(jī)出風(fēng)方向側(cè)出風(fēng) 寬×高×深900×1440×530（mm）機(jī)組重量135Kg機(jī)組噪音52db(A)設(shè)備費(fèi)用：12800.00元數(shù)據(jù)比較以三房公寓每天需要400L的60熱水為例，以水溫20為年平均進(jìn)水溫度，比較如下：供熱方式燃?xì)鉄崴麟姛崴骺諝饽軣岜脽崴畽C(jī)機(jī)組輸入能源燃?xì)怆娔茈娔?空氣熱能機(jī)組輸出能源熱能（水為載體）熱能（水為載體）熱能（水為載體）平均熱效率60%95%320%3800kcal/m3860kcal/度860kc

8、al/度加熱400升水需要提供的熱量Q=CMT=1Kcal/kg*0.4T*1000Kg*(60-20)=16000Kcal=CMT=1Kcal/kg*0.4T*1000Kg*(60-20)=16000Kcal=CMT=1Kcal/kg*0.4T*1000Kg*(60-20)=16000Kcal每天耗電(氣)量=16000Kcal/3800 kcal/m3 /60%=7.02 m3=16000Kcal/860 kcal/度 /98%=18.98度=16000Kcal/860 kcal/度 /320%=5.18度電（氣）價(jià)1.5元/ m30.9元/度0.9度/度每天運(yùn)行費(fèi)用10.53元17.08

9、元5.23元全年運(yùn)行費(fèi)用10.53*365=3843.45元17.08*365=6234.2元5.23*365=1908.95元全年節(jié)約費(fèi)用1934.54325.250Ø 別墅 180-250設(shè)備選型以別墅四個(gè)衛(wèi)生間計(jì)算，每日用水量為600L，主機(jī)選擇RSJ-72/400XH。型號(hào)RSJ-72/400XH額定制熱量7.2KW額定功率1.87KW產(chǎn)水量180L/H一次供水量400L最大功率3.0KW最大電流15.6A電源規(guī)格22050/60Hz出水溫度(默認(rèn))56 4860范圍內(nèi)可調(diào)進(jìn)水管管徑DN20mm出水管管徑DN20mm循環(huán)水管管徑DN20mm熱水增壓泵揚(yáng)程25m制冷劑種類/充注

10、量R22/1000g室外風(fēng)機(jī)出風(fēng)方向側(cè)出風(fēng) 寬×高×深900×1440×530（mm）機(jī)組重量135Kg機(jī)組噪音52db(A)設(shè)備費(fèi)用：12800.00數(shù)據(jù)比較以別墅每天需要600L的60熱水為例，以水溫20為年平均進(jìn)水溫度，比較如下：供熱方式燃?xì)鉄崴麟姛崴骺諝饽軣岜脽崴畽C(jī)機(jī)組輸入能源燃?xì)怆娔茈娔?空氣熱能機(jī)組輸出能源熱能（水為載體）熱能（水為載體）熱能（水為載體）平均熱效率60%95%320%3800kcal/m3860kcal/度860kcal/度加熱400升水需要提供的熱量Q=CMT=1Kcal/kg*0.6T*1000Kg*(60-20)=2

11、4000Kcal=CMT=1Kcal/kg*0.6T*1000Kg*(60-20)=24000Kcal=CMT=1Kcal/kg*0.6T*1000Kg*(60-20)=24000Kcal每天耗電(氣)量=16000Kcal/3800 kcal/m3 /60%=7.02 m3=16000Kcal/860 kcal/度 /98%=18.98度=16000Kcal/860 kcal/度 /320%=5.18度電（氣）價(jià)1.5元/ m30.9元/度0.9度/度每天運(yùn)行費(fèi)用15.79元25.63元7.85元全年運(yùn)行費(fèi)用15.79*365=5763.16元25.63*365=9354.53元7.85*3

12、65=2865.25元全年節(jié)約費(fèi)用2897.916489.280Ø 星級(jí)酒店設(shè)備選型按酒店每日最大熱水量為50噸，冬季進(jìn)水溫度5加熱到60計(jì)算（溫升55），Q熱= C×M×T=4.187×50×（60-5）= 11514 MJ轉(zhuǎn)換成功率為：11514MJ÷3.6MJ/kwh = 3198 kwh冬季按每天最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間18小時(shí)計(jì)算，則小時(shí)功率為178kw。按某產(chǎn)品樣本選擇5臺(tái) RSJ-380/S-820機(jī)器，可滿足熱負(fù)荷要求。熱泵熱水機(jī)組 、 配套設(shè)備及工程報(bào)價(jià)單一、熱泵熱水機(jī)組序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格/型號(hào)產(chǎn)地/品牌數(shù)量單位單價(jià)（元）小計(jì)（元

13、）1熱水機(jī)組 RSJ-380/S-820美的5臺(tái)53000265000 總 計(jì) A265000二、配套設(shè)備及材料序號(hào) 設(shè)備名稱規(guī)格/型號(hào)產(chǎn)地/品牌數(shù)量單位 單價(jià)（元） 小計(jì)（元） 1保溫水箱50米332001600002循環(huán)水泵原升/臺(tái)灣2臺(tái)275055003供 水 泵威樂/秦皇島2臺(tái)435087004補(bǔ)水系統(tǒng)原升/臺(tái)灣2套275055005回水系統(tǒng)電磁閥+溫控1臺(tái)4804806電輔加熱器50kw1臺(tái)800080007電控裝置 1套480048008管材、閥門、保溫 1批880088009電線、電纜、線管 1批4800480010吊裝、運(yùn)輸1批50005000總 計(jì) B 211580三、安裝、

14、調(diào)試、維修、稅費(fèi) 1安裝 、調(diào)試C(A+B)*5238292稅 收 D(B+C)*5%11770.45總 計(jì) EC+D35599.45總造價(jià)為K=A+B+E 512179.45數(shù)據(jù)分析按每天生產(chǎn)50噸60熱水，冬季進(jìn)水溫度5 加熱到60計(jì)算，比較如下： 方案方案一方案二方案三方案四參數(shù) 熱水生產(chǎn)設(shè)備燃油鍋爐天燃?xì)忮仩t電鍋爐熱泵熱水機(jī)安全性存在安全隱患存在安全隱患存在安全隱患安全（完全水電分離）節(jié)能耗能很大耗能較大耗能很大節(jié)能故障率高高高低環(huán)保性輕微污染輕微污染環(huán)保環(huán)保運(yùn)行費(fèi)用熱水產(chǎn)量（噸）50505050每天耗電（油、氣）量（度、kg、Nm3）4195453554888全年耗電（油、氣）量15

15、30701989921297130324283全年電（油、氣）費(fèi)（元）（ 0.9元/度 、4.5元/kg、2.8元/Nm3）6888175571761167417291854熱泵與其他設(shè)備對(duì)比全年節(jié)約費(fèi)用3969632653228755630二、太陽能熱水器1、工作原理太陽能集熱器是太陽能熱水器接收太陽能量并轉(zhuǎn)換為熱能的核心部件和技術(shù)關(guān)鍵，其造價(jià)約占太陽能熱水器總造價(jià)的二分之一左右。玻璃管式太陽能熱水器根據(jù)熱介質(zhì)的不同又可分為全玻璃真空管集熱器和熱管真空管（玻璃金屬結(jié)合）集熱器兩種。它們的主要關(guān)鍵部件是真空集熱管或熱管真空集熱管。目前，最普及的全玻璃真空集熱管像一個(gè)拉長(zhǎng)的暖水瓶，由兩根管長(zhǎng)為1

16、.2米或1.5米，內(nèi)外徑分別為 37毫米和 47毫米的同心圓玻璃管經(jīng)抽真空而成的。全玻璃真空集熱管材料、工藝和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，具有極大的應(yīng)用前景。其原理如右圖，用真空管集熱，促使管內(nèi)水溫高于水箱水溫，因熱水比冷水輕，形成對(duì)流，最終使水箱中的溫度達(dá)到使用所需的溫度。2、系統(tǒng)組成太陽能熱水系統(tǒng)由太陽能集熱系統(tǒng)和熱水分配系統(tǒng)組成，集熱系統(tǒng)的主要部件有太陽能集熱器、輔助加熱、儲(chǔ)熱水箱、循環(huán)管路、循環(huán)泵、控制部件和線路等；熱水分配系統(tǒng)由配水循環(huán)管路、水泵、儲(chǔ)熱水箱、控制閥門和熱水計(jì)量表組成，儲(chǔ)熱水箱是兩個(gè)系統(tǒng)的共同部件和連接點(diǎn)；熱水管系統(tǒng)由太陽能真空集熱管和吸熱瓦片組成的吸熱器，在晴天陽光下產(chǎn)出40

17、85以上的水溫，進(jìn)入儲(chǔ)熱水箱，再由水箱進(jìn)入熱水管道至每戶的分支管道供室內(nèi)使用。目前太陽能熱水器占整個(gè)熱水器市場(chǎng)的11.2，而據(jù)預(yù)測(cè)，到2015年，我國太陽能熱水器普及率將達(dá)到30?，F(xiàn)在各地均用電非常緊張，能源非常緊缺，使用太陽能熱水器可以節(jié)約很多能源，還可以防止污染。從個(gè)人角度來說，用太陽能熱水器價(jià)格要比用電熱水器便宜得多，比用電、用燃?xì)庵辽俟?jié)約三分之二以上。所以建議您選用太陽能熱水器，一來可以節(jié)約用電，二來長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮使用費(fèi)用也較低。3、太陽能熱水器特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)。尤其是帶輔助電加熱功能的太陽能熱水器，它以太陽能為主，電能為輔的能源利用方式，使太陽能熱水器能全年全天候使用。使用

18、壽命一般為15年。缺點(diǎn)：安裝復(fù)雜，如安裝不當(dāng)，會(huì)影響住房的外觀、質(zhì)量及城市的市容市貌；維護(hù)較麻煩，因太陽能熱水器安裝在室外，因此相對(duì)于電熱水器和燃?xì)鉄崴鞅容^難維護(hù)。4、太陽能熱水器與建筑一體化太陽能熱水器的施工安裝應(yīng)配合建筑的形式與內(nèi)容（功能、材料、結(jié)構(gòu)、工藝）。其中最主要的為集熱器的安裝，集熱器的安裝位置包括屋頂和南向的外墻和陽臺(tái)。（1） 屋頂部位當(dāng)太陽能熱水器安裝在屋頂時(shí)，由于其位置較高，可以形成自然壓頭，管路選擇比較靈活，既可以選擇頂水式，也可以選擇落水式。相應(yīng)集熱器類型也有較大的自由度，自然循環(huán)式、強(qiáng)制循環(huán)式和直流式均可。但住宅屋頂形式有平屋頂和坡屋頂之分，所以需要重點(diǎn)解決太陽能設(shè)備與不同屋頂形式的有機(jī)結(jié)合和連接。1） 平屋頂?shù)陌惭b太陽能熱水器在平屋頂安裝時(shí)，要注意集熱器