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，從而實現(xiàn)水的由低處向高處流動，熱泵同樣可以把熱量從低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩?。所以熱泵實質(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)?、太陽能、空氣的能量），并把它傳遞給被加熱的對象（溫度較高的媒質(zhì)）。熱泵熱水裝置，主要由蒸發(fā)器、壓縮機、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，蒸發(fā)器吸收環(huán)境熱能，壓縮機吸入常溫低壓介質(zhì)氣體，經(jīng)過壓縮機整合成為高溫高壓氣、液體狀態(tài)，進入冷凝器，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入蒸發(fā)器進行吸熱后進入壓縮機進行高溫壓縮，開始下一輪制熱生產(chǎn)，如此循環(huán)，從而達到不斷制熱的目的。熱泵原理示意圖如下：熱泵在工作時，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、機組特點· 機組具有寬廣的環(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。 · 專門針對熱水工況的換熱器設(shè)計，水質(zhì)適應(yīng)性強。 · 專門針對熱水工程的自動運行控制設(shè)計，方便、節(jié)能、省電。 · 智能化自動除霜，并且可實現(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，又利于維護保養(yǎng)。 · 可靠的系統(tǒng)設(shè)計，完善的保護功能，延長機組使用壽命。 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，大多是因為系統(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)計選型，到了寒冷的冬天，空氣源熱泵熱水機組就出現(xiàn)產(chǎn)水量不足，在機組制熱效率下降長時間運行時，甚至受自動保護程序使機組停止運行，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)鍵在于壓縮機的品質(zhì)，壓縮機是熱泵機組核心部件，一定要選擇進口專用熱泵壓縮機?？諝庠礋岜脽崴畽C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)境的正常運行。熱泵機組的化霜設(shè)計技術(shù)是體現(xiàn)制造商制造水平和設(shè)計能力的重要標(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組制熱效果能力。空氣源熱泵熱水機組的工程設(shè)計要能夠根據(jù)不同的環(huán)境實際狀

6、況，調(diào)節(jié)適應(yīng)不同環(huán)境的需求，保證機組正常除霜、正常工作。氣溫過低、濕度高的地區(qū)，需要加強機組通風(fēng)量或采取輔助電防結(jié)冰等方式，并根據(jù)地區(qū)特點優(yōu)化化霜程序，進行科學(xué)合理的精心設(shè)計和安裝調(diào)配。這樣，空氣源熱泵熱水機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)備選型以兩個衛(wèi)生間計算，每日用水量為 400L，主機選擇RSJ-72/400XH。型號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)56 4860范圍內(nèi)可調(diào)進

7、水管管徑DN20mm出水管管徑DN20mm循環(huán)水管管徑DN20mm熱水增壓泵揚程25m制冷劑種類/充注量R22/1000g室外風(fēng)機出風(fēng)方向側(cè)出風(fēng) 寬×高×深900×1440×530（mm）機組重量135Kg機組噪音52db(A)設(shè)備費用：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為年平均進水溫度，比較如下：供熱方式燃氣熱水器電熱水器空氣能熱泵熱水機機組輸入能源燃氣電能電能+空氣熱能機組輸出能源熱能（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1.5元/ m30.9元/度0.9度/度每天運行費用10.53元17.08

9、元5.23元全年運行費用10.53*365=3843.45元17.08*365=6234.2元5.23*365=1908.95元全年節(jié)約費用1934.54325.250Ø 別墅 180-250設(shè)備選型以別墅四個衛(wèi)生間計算，每日用水量為600L，主機選擇RSJ-72/400XH。型號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)56 4860范圍內(nèi)可調(diào)進水管管徑DN20mm出水管管徑DN20mm循環(huán)水管管徑DN20mm熱水增壓泵揚程25m制冷劑種類/充注

10、量R22/1000g室外風(fēng)機出風(fēng)方向側(cè)出風(fēng) 寬×高×深900×1440×530（mm）機組重量135Kg機組噪音52db(A)設(shè)備費用：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為年平均進水溫度，比較如下：供熱方式燃氣熱水器電熱水器空氣能熱泵熱水機機組輸入能源燃氣電能電能+空氣熱能機組輸出能源熱能（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1.5元/ m30.9元/度0.9度/度每天運行費用15.79元25.63元7.85元全年運行費用15.79*365=5763.16元25.63*365=9354.53元7.85*3

12、65=2865.25元全年節(jié)約費用2897.916489.280Ø 星級酒店設(shè)備選型按酒店每日最大熱水量為50噸，冬季進水溫度5加熱到60計算（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冬季按每天最長運行時間18小時計算，則小時功率為178kw。按某產(chǎn)品樣本選擇5臺 RSJ-380/S-820機器，可滿足熱負荷要求。熱泵熱水機組 、 配套設(shè)備及工程報價單一、熱泵熱水機組序號設(shè)備名稱規(guī)格/型號產(chǎn)地/品牌數(shù)量單位單價（元）小計（元

13、）1熱水機組 RSJ-380/S-820美的5臺53000265000 總 計 A265000二、配套設(shè)備及材料序號 設(shè)備名稱規(guī)格/型號產(chǎn)地/品牌數(shù)量單位 單價（元） 小計（元） 1保溫水箱50米332001600002循環(huán)水泵原升/臺灣2臺275055003供 水 泵威樂/秦皇島2臺435087004補水系統(tǒng)原升/臺灣2套275055005回水系統(tǒng)電磁閥+溫控1臺4804806電輔加熱器50kw1臺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、運輸1批50005000總 計 B 211580三、安裝、

14、調(diào)試、維修、稅費 1安裝 、調(diào)試C(A+B)*5238292稅 收 D(B+C)*5%11770.45總 計 EC+D35599.45總造價為K=A+B+E 512179.45數(shù)據(jù)分析按每天生產(chǎn)50噸60熱水，冬季進水溫度5 加熱到60計算，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)備燃油鍋爐天燃氣鍋爐電鍋爐熱泵熱水機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)保運行費用熱水產(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（元）（ 0.9元/度 、4.5元/kg、2.8元/Nm3）6888175571761167417291854熱泵與其他設(shè)備對比全年節(jié)約費用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，其造價約占太陽能熱水器總造價的二分之一左右。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拉長的暖水瓶，由兩根管長為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，形成對流，最終使水箱中的溫度達到使用所需的溫度。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、儲熱水箱、控制閥門和熱水計量表組成，儲熱水箱是兩個系統(tǒng)的共同部件和連接點；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，進入儲熱水箱，再由水箱進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熱水器市場的11.2，而據(jù)預(yù)測，到2015年，我國太陽能熱水器普及率將達到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。從個人角度來說，用太陽能熱水器價格要比用電熱水器便宜得多，比用電、用燃氣至少節(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，二來長遠考慮使用費用也較低。3、太陽能熱水器特點優(yōu)點：安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟。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：安裝復(fù)雜，如安裝不當(dāng)，會影響住房的外觀、質(zhì)量及城市的市容市貌；維護較麻煩，因太陽能熱水器安裝在室外，因此相對于電熱水器和燃氣熱水器比較難維護。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。（1） 屋頂部位當(dāng)太陽能熱水器安裝在屋頂時，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，所以需要重點解決太陽能設(shè)備與不同屋頂形式的有機結(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，要注意集熱器