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采用空气源热泵热回收机组节能效果分析

摘 要:随着城市化进程的加快,采暖供水是城市居民必不可少的一部分,带来能耗消耗在逐年的增加,空气热能热泵热回收机组是一种
节能高效且经济的技术,本文从其原理进行分析,并举具体例子进行了说明。

引言
随着城市化进程的不断的发展,暖通工程以及供水等工程随着建筑行业的不断发展,成为人们生活必不可少的一部分,采暖、通风、供水占到建筑能耗的百分之五十至百分之六十,生活用水的能耗占到建筑总能耗的百分之二十,空调以及生活用水的需求量增加,产生的能耗也将会增加,随着节能技术的不断研究发展,热泵技术成为采暖通风、供水中最为节能环保的技术。
1 空气源热泵热水机组的原理及简图

1.1 技术简介
逆卡诺原理是空气源热泵热水机组依据的主要原理,驱动力是以少量的电能为主,需要的载体是以制冷剂为主,对空气中一些低品位热能,且不能利用的热能可以不断的进行吸收转化为高品位的热能,实现能量的转移后将高品位热能释放到水中,就可以制取生活热水,用户可以通过热水供应管路提供热水的方式使用到热水,满足生活热水及供暖需求。
系统简图 1。

图 1 系统简图
空气源热泵热水机组、保温水箱、水泵、管道阀门等组成了空气空气源热水机系统。其中,空气源热泵热水机组的组成包括:压缩机、水侧换热器、空气侧换热器、节流装置、低压储液罐、水路调节阀等。
1.2 空气源热泵热水机组特点
利用能量守恒定律,实现能量的转化,将空调房间的热量转化到水中,实现能量的有效二次利用,这是空气源热泵热水机组依据的理论定律。利用能量转化的守恒定律,节约了生活用水在加热运行的费用,同时,避免了空调冷凝排放对环境造成的污染,空气源热泵热水机组的特点包括:
1)机组的能量转化可以在提供免费热水和费用的投资方面带来一大部分的节约效果,对于夏季制冷的热水都是免费提供的。
2)热回收技术在空气热源泵机组中的使用,可以提升机组的寿命寿命,同时工作效率更高。这是因为热回收技术可减少空气热源热泵机组中原冷凝器的热负荷,机组的热交换频率加快,同时减少负荷。
3)空气热源热泵机组实现一机多用。建筑物使用空气源热泵热水机组,可以满足夏季供冷,冬季供暖的要求,同时可以完全取代锅炉,节省很大的费用,为建筑全天候的提供五十度至六十度的生活热水。
4)实现智能控制,主要是依赖电脑控制,在电脑主机中设置成“制冷+热水模式”、“制冷模式”、“制热+热水模式”、“热水模式”、“制热模式”,根据不同的季节需求设置不同的模式。
5)作为一种节能技术,空气热源热泵机组可以使用的范围也是较为广泛,从星级酒店、到医院,从发廊、餐厅到别墅宾馆都可以使用这种技术。

2 以夏季制冷空调期的节能量为例

2.1 利用废热制备生活用热水的节能效果

要对设备进行定期的保养和调试,为了使机组设备恢复到出厂时的性能,由于设备的能量的转化再利用,在冬季是不需要或是很少开加热器的来提供生活热水的,从从两个方面分析节能降耗的体现:第一,要计算在夏季五个月制冷空调期间,所耗生活热水量,同时还有制备这些热水所需要的热量,以上海地区为例,制冷空调期大约 5 个月,从 5 月下旬至 10 月上旬,上外迎宾馆人均使用热水在 1 千人左右,依据
相关规范《建筑给水排水设计规范》中规定的宾馆每人使用的热水定额数,每天从一百六十升至二百一十五升之间,平均为每天一百八十七升,不包括餐饮热水以及宾馆外人用水,以自来水温度二十四度来计算,每日消耗的生活热水能量为28252125KJ。通过对夏季 5 个月空调制冷器分析生活热耗的总热量计算值为:42.38×108 kJ。

分析比较①:如果这一热量是由加热器来获得,时间同样是 5 个月,那么用电量的消耗,每小时为 1 178 164 千瓦,按照电价每小时零点八元计算,总共需要的费用为 942 531元。说明使用加热器加热,5 个月需要支付的电费 942 531 元电费。如果采用热泵热回收技术在夏季空调制冷中使用,机组本身
就会需要供冷,这就是空气热源热泵回收机组制冷生活热水产生的节能效益。

分析比较②:若这一热量是通过柴油机获得,5 个月来计算,需要消耗柴油量是 126 528.6 kg,按照柴油每千克 41 868 千焦,单价为每千克三点五来算,总共需要的费用为 442 850 元。也就是说夏季制冷的 5 个月需要消耗的柴油费用为442 850 元。同样的原因,夏季空气源热泵热回收机组在夏季
本省就会需要制冷,那么采用空气源热泵热回收机组可以替代柴油锅炉制备生活热水,产生节能效益。

2.2 冷凝效果改善带来的节电量

将热回收功能使用在空气源热泵机组上面,增加机组的一级冷凝,从而明显的增加机组的冷凝效果,同时可以提升机组的制冷效果,制冷量增加了 1/8—1/6。有了热回收环节,在热量获得相同的情况下,可以减少电功率消耗 1/8—1/6。按照每天运转两台机组来看,上外迎宾馆夏季每小时消耗电
量共为 450.6 千瓦,按照电功率消耗 1/8 的减少来看,即为56.3 千瓦,同时使用系数 0.8,则 5 个月制冷空调期节约电量为 162 144KW·h。以每 KW·h的电价 0.80 元计算,节约电耗费用为 129 715元。这也是要考虑到的节能降耗效益之一。

3 结语

随着热回收技术的开发和应用,空气能热泵以及节能环保,同时高效经济的优势在建筑等行业发挥着巨大的作用,因此,完善和推广此技术,利用政府的支持和补贴,为适合城市的供热、供水发挥其优势,这是顺应时代的发展趋势,这是顺应可持续发展思想的重大体现,是促进经济发展与城市建设,同时保持生态环境和谐的重要体现。