空气源热泵热水机组在酒店中的应用

空气源热泵热水机组在酒店中的应用曾峥，蒋苗，李元元（1.重庆市供水管理处，重庆市401147；2.重庆雅凯斯凯建筑设计有限公司，重庆市4000203.重庆市建筑工程设计有限公司，重庆市400013）摘要空气源热泵机组是一种利用可再生能源的高效节能技术。通过工程实例，详细介绍了酒店客房热水供应机组的方案选择情况，同时比较了空气源热泵热水机组同电锅炉、燃气锅炉的年运行费用差异。结果表明，空气源热泵热水系统的应用具有较大的节能潜力，在酒店客房的热水供应中有广泛的应用前景。123关键词空气源热泵热水机组热水系统节能环保能效比0引言随着经济的发展和人民生活水平的逐步提高，能源的消耗与日俱增，我国作为能源消耗大国，越来越注重能源的节约。空气源热泵热水机组是从环境中抽取热量对冷水进行加热，其工作原理为一个逆卡诺循环，热泵工作，从环境中介质中提取一部分能量Q,在蒸时，Q1，发器中被吸，其本身消耗一部分能，即压缩机收量消耗电量Q2，通过热工循环系统在冷凝器中放热，放出能量Q3，显然Q3=Q]+2，即热泵输出能量由压△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△管道中的积气。当空气进入减压管网或管网内随压力变化时气体从水中析出，会导致区域内用户的时水压极不稳定，处在供水最不利点用水器更是压力变化急骤，有时呈现虚假的峰值压力，发生抽吸断水，甚至管网还会发出撞击声。气堵、气蚀现象很严重的话，会影响燃气热水器、电热水器、家用燃气锅炉等的稳定工作，严重的还会被毁坏；同时还会产生一些水表无法正确计量，出现用户不用水，水表也会不断地转动的现象。所以，如图1、图3所示，设有减压阀的给水系统立管顶端应设排气阀，设有减压阀的给水横管也应在阀前高点设置排气。阀生活用减压阀的设置应尽量一用一备，并应定件的产品标准规定的水压试验压力，否则应调整减压分区或采用减压阀串联使用（当减压阀串联使用，按其中一个失效情况下，计算阀后最高压力；配水件的试验压力，一般按其工作压力1.5倍计）”，减压阀的设置部位，应便于管道过滤器的排污和减压阀的检修，地面宜有排水设。无论选用比例式施还是可调式减压阀，其减压比不宜过大，一般应控制在5之内。超过这个范围易产生气蚀现象，损1坏阀件，产生啸叫噪音。就造价而言，在考虑减压阀设置位置时，设计人员往往也会纠结于设在干管还是设在支，其实，并不是简单的就可以说干管管设比支管设就便，要视具体情况确定。宜期轮换工作，减压阀后“配水件处的最大压力应按&作者通讯处：100039北京市海淀区太平路36曹兴年代中国新兴建筑设计院减压阀失效的工况进行校核，其压力不应大于配水•57•气候条均气温17.7缩机的做功和热泵从环境中吸收的能量组成。由于热泵机组需从环境中取热，故其制热效率受环境的影响较大，在0°C以上时COP值一般为2〜5。故其具有安全、环保、节能高效，安装简便等特点，适合在一些公共建筑如酒店、公寓等项目中使用［1］。气候条均气温17.7实际案例分析11.1项目概述项目位于四川省宜宾市，为一类高层建筑，其地上7层至28层为酒店客房，共有672个床位，采用一个集中热水制备系统。每个床位用水定额为140L/d，酒店工作人员120位，每人的用水定额为50L/d。全年各季的入住率均按100%计。1.2气候条件:宜宾地区属于夏热冬冷地区，年平夏季酷热时常〜18.7C，26.5〜28.1C，出现超过40C的高温。冬季阴冷，平均温度为9.1-10.4C，最冷日平均温度在5-7C。罕有0C以下天表1-四川宜｝•-地区各月平z均气温、-水温统计表―单位：C)月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月平均气温8.510.414.116.518.522.826.228.026.821.215.310.2平均水温15.217.720.918.511.19.0/C=4.187(kJ/kgC/C=4.187(kJ/kgC)；t2=60；Ctl=7C；目前市场上主要的制热设备有电锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉，太阳能集热器及空气源热泵热水机组等。资料显示，该地区属太阳能资源W类地区，年辐照量少于4200MJ/H2，保证率低于40%，属太阳能资源贫乏，热水安全性得不到保证，显然太区阳能供热方式不适用于本工程。燃油锅炉由柴油给水加热，虽然投资不，但燃油储存容量较大，对高消防设置要求相对较高，且必须有专人负责管理，加上由于本项目地处繁华区域，燃油燃烧的尾气对环境也有一定的影响，故不建议在本工程中使用。燃气锅炉相比燃油锅炉，气源由市政管网供给，接入较方，减少了设备房间，且初投资与燃便油锅炉相差不多，对环境的污染也相对较小。在公共建筑类工程中广泛被使用。式中：m—用水单位床位数，其中客房床位为672个，服务人员120个；q热水用水定额，客房用水定额为140L人.天，服务人员用水定额为50L人.天；C水的比热t2—热水温度t1—热水温度pr—热水密度0.983kg/L。贝|J：Q（客房最高日耗热量）=20522471kJ，1Q（服务人员最高日耗热）=1636039kJ。2量故，该系统全天耗热量为Q=Q1+Q2=22158510kJ=5296011kcal1.3.3空气源热泵热水机组的系统设计由于该低区实施谷峰分时电价，根据甲方提供的资料（见表可知在23：00~7：00为低谷电价，2）电价为0.367元/kW.h，是最高时段电价的1/3。因电热锅炉空气源热泵热水机组采用电能，对环为空气源热泵热水机组的COP值即能效=输出比境污染较少且机组安装方，适用于电力资源充沛功率/输入功率）受环境温度的影响，在低谷电价便©1994^2012ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www,enki.nel的低区••58•热负荷计算1.3.2根据国标《节能系列图集》中7.1.4的公式，最高日耗热量为Q=mxqxcxprx

时，室外温度较低导致COP值较低，机组输出功率小；在白天时，COP值较高，机组输出功率大，但运行电费相对较。综合考，还是确定机组在夜间低谷电价时运行的方案。表2时间与电价对应表（单位：/kW.h）

元时间23点〜7点7点~11点11点〜15点15点〜19点19点〜23点电价0.3670.7341.150.7341.15项目选用直热式热泵热水机组，其型号为LSQWRF（59）M/A（RSJ）,额定功率为17.8kW。根-1001020-1001020304050机组制热设备的运行时间段为23:00〜7:00,合计运行时间约为8小时。机组在夜间运行时（环境温度为15C）,单台输出功率为76kW,单台8小时制热量为2188800kJ,考虑温度及结霜的影响，取综合影响系数为0.7,:n1.05x22158510n=2188800x0.7=15.,取16口2[3]储热水箱储存容积为：=109m。V_1.1x（672X04）+V=100x50）同时，考虑换热区容积为20m3,则热水箱储热3容积为150m,分为2格设置。其系统图如图2。2各方案的经济性对比现对燃气锅炉、电锅炉及空气源热泵热水机组环境温度。c（以上曲线在进水温度为15°c时测得）图1COP值随环境温度变化曲线图冷水加压家的年运行费用及初投资费用的经济对，各制热设比箜;水*修--齐川床：在备均按国产品牌考虑。具体分析见下表：一灰庄梁保温水箱最高日热水量令水进水嫌水出水保温水箱最高日热水量接二次加压泵接用户热回；水热水循环泵接权泵格水热水令水进水接用户热回水接用户热水热水循环泵图2热水给水系统流程图热水循环泵从表3我们可以看出，尽管空气源热泵热水机组初期投资很，设备费比其它热水机组高出约40万，高但是机组的年运行费用最低，机器运行一年后节约的费用就已经可以收回初期投资比其他设备高出的费用，故其是上述三种方案中最为经济节能的一种方案。3环境温度对空气源热泵机组的影响根据图1可以得出：当环境温度为7C时，热泵机组的COP值为3.0,单台热泵机组的制热能力©1994-2012ChinaAcademicJournalElectronicPublishineHouse.Allrightsre.59・为53kW,16台机组©1994-2012ChinaAcademicJournalElectronicPublishineHouse.Allrightsre.59・表3不同供热设备的投资运行费用表热水供应系统电锅炉燃气锅炉空气源热泵热水机最高日耗热量5296011kcal5296011kcal5296011kcal燃料燃烧值860kcal/(kW.h)8000kcal/Nm860kcal/(kW.h)热效率0.90.854.20燃料需求量6842.39kW.h778.80Nm31466.23kW.h燃料单价0.367/(kW.h)2.21/Nm0.367元/(kW.h)设备台数2216单台设备价格7万元6.7万元3.5万元制热设备采购费用14万元13.4万元56万元日运行费用2511.2元1721.2元538.1元年运行费用916572元628239元196409元当环境温度7C>T>0C时，热泵机组的COP值为2.9〜2.4热水机组制热能力约为50〜42kW，16台热水机组全开，工作8h能提供的热量为23040000kJ〜19353600k，最低制热量比酒店理论需J热量少3912835kJ，缺少的热量由辅热设备提供，即一台180kW的管加热器，其制热效率为0.8，工作8h的制热量为180*8*3600*0.8kJ=4147200kJ>3912835kJ，故在环境温度为7°C>T>0时，该酒店°C由16台热泵机组及一台电加热管联合供热。当环境温度低于0C时(根据当地的气象统计，该温度极为少见)，热水机组的平均能效已下跌严重，产水量也随之下降，整个系统已不再适合开启空气源热泵机组，此时整个酒店客房部分的热水供应由2台180kW的电加热管全天不间断供热。4结论空气源热泵热水机组想比于一些传统的热水供热设备，在酒店工程中具有相当的节能性和环保性。在随着传统能源供应紧张和全社会节能减排意识提高的今天，绿色环保无污染的空气源热泵机组利用可再生能源技术，将会被予以越来越多的关注。该项技术也必将被大面积的推广使用。空气源热泵热水机组的使用受环境的影响较大，其供热能力与室外环境温度又着密切关系，合理控制机组的运行方式，在有条件的情况下尽量利用低谷电价供应热水，以降低运行费用。参考文献顾小刚，王天舒.空气源热泵热水机在学生公寓中的应用.制冷与空调，2008，(6)：24〜29.宜宾市气象局官网/.中国建筑标准设计研究所，全国民用建筑工程设计技术措施(给水排水)，2009.—△作者通讯处：400013重庆市渝中区双钢路3#科协大厦7楼重庆市供水管理处△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△△信息△△5月22日，长庆石化公司运行二部循环水场排污水回用处理项目混凝土水池顶盖浇筑完毕。这个项目建成后，长庆石化污水处理后每小时回用量可达50立方米。长庆石化在建设生态型精品炼厂的过程中，坚持“把水当油管”的理念，借助精细管理和先进技术，实现了污水“即产即用”和回用水封闭式运行，降低了新鲜水的需求量。2011年，长庆石化吨油耗新鲜水0.51吨，低于集团公司平均水平;工业污水重复利用率接近80%，全年节约新鲜水54万立方米。目前，长庆石化的吨油耗新鲜水指标呈现持续下降趋势。长庆石化污水处理场用的是“老三套”——隔油+浮选+活性污泥法工艺，设计处理量为每小时250立方米，1998年建成后规模再没扩大。但目前，污水的高峰处理量已达每小时300多立方米。“因为我们上了一套膜生物反应器(MBR)+反渗透装置(RO)。”长庆石化运行三部污水处理区负责人说。长庆石化将原有一组好氧池，改造为每小时处理量为300立方米的MBR单元，