空气源热泵技术

路过，学习中

PHNIX直热式空气源热泵热水机在住宅区的应用
PHNIX（芬尼克兹）集团 苏华强

0 引言
现代小区是高档的生活场所，选择中央热水工程方案首要考虑安全，同时要求管理方便、节能和环保。空气源热泵热水机组没有燃烧，没有排放，没有易燃易爆的隐患，比各种锅炉都安全。又不像太阳能怕阴雨天和黑夜，能够全天候工作。机组自动运行可无人值守。不仅初投资小，而且运行费用非常低，选用空气源热泵热水机组具有极好的适用性。
在未来的10－20年，各方面信息显示，矿物燃料的紧缺不会缓解，其价格将会不断攀升。因此使用燃烧加热热水方式的热能设备，无论是燃油或者燃气都将面临运行成本上涨的压力，还涉及到废气排放及噪音控制等环境监控的投入，同时也具有一定的安全隐患。
空气源热泵热水设备是新一代的节能环保产品，符合当前建设节能社会的国策。该系统采用热泵逆卡诺原理，将空气中的低品位的热能,通过制冷压缩机按热泵方式作功,提升为高品位的热能生产热水，不但环保、安全、管理简单(全自动控制)，而且不受天气影响全天候运行，是目前所有热水系统中综合经济性能最好的一种,可以节省可观的运行费用。
一、PHNIX空气源热泵热水机组具有以下特点
1、直热供水，循环恒温：自来水进入机组，出来就是用户所要求的水温的热水，水温恒定，系统安全。
2、采用先进的水路控制系统：使用了进出水感温头和电子流量计，通过出水温度来控制水路上的电动阀来调节水流量，从而达到自主的控制出水温度的要求。这样水温控制精确，方便调节水温。保证系统安全。
3、机组采用先进的除霜模式：机组使用了进出水感温头和电子流量计，机组控制器可以时时计算出机组组制热能力，根据结霜的多少与能力衰减的关系，可以智能的判断机组结霜情况，从而判断是否进行除霜。保证的有霜除霜，无霜不除，这样与传统的除霜模式相比，减少了误除霜，减小的因误除霜的热量损失。
4、实现了无级的水位控制：机组可以根据不同季节或时间用水量的不同，准确设定水箱水位的高度，这样确保产水量符合用水量的要求，减少热水长时间储存的能量损失；
5、线控器外型美观，防水等级达到IP65，触模式按键，操作轻巧。
6、点阵液晶线控器，人性化设计，不需要繁多的故障代码，维修方便快捷。
7、联机时通过RS485串口通信，通信距离长，快速且稳定，最高联机数量高达8台；独立的控制每台机组的开停，满足不同时期热水量的需求。
8、高效节能：使能效达4.2以上，耗能仅是电热水器的1/5，燃气炉的1/3，为用户节省可观的费用，短期可收回初投资。
9、安全可靠：采用制冷工质加热水，完全消除了普通热水器中有易燃、易爆、触电、煤气中毒等安全隐患，采用先进的智能控制与人性化的补水方式，即使在气温高到40℃低至-10℃的情况下，机组也能运行。
10、绿色环保：可选用新型制冷剂工质，完全符合新时代的环保要求；在制热过程中没有任何有害废气、废渣产生，为用户提供舒适优质的生活环境
11、方便舒适：24小时全天候为用户提供满意生活用热水，用户可随时随地都能享受到PHNIX空气源热泵热水机组热水的舒适。

二、工程概述
天龙御园是由湖南天龙医药化工实业有限公司投资，湖南三龙房地产开发有限公司精心打造的高档精品住宅小区，位于怀化市湖天开发区香洲广场东侧，由 5 栋 32 层目前怀化最高的高层住宅组成，地处城市中心，毗邻 3 万余平方米宽阔广场，依傍太平溪风光带，环境优美、交通便利、城市配套设施齐全。小区设计引入居家新概念：环保节能、智能安全、舒适方便、园林式的小区。夏季空气调节日平均温度为30.9℃,冬季空气调节温度为-2℃。本项目热水工程主要对600户家庭生活热水部分进行，共计600套房。分五栋高层，每栋120户。
（一）：设计依据：
1）、《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；
2）、《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)；
4）、《给水排水制图标准》（GB/T50106-2001）；
5）、《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002）；
6）、《建筑给排水设计手册》；
7）、本工程依据业主提供的要求；
8）、芬尼克兹空气源热泵热水机性能特点；
9）、根据国家规定的供热水标准设计规范进行设计；
（二）：设计参数：
根据国家气象局的资料查得，怀化地区的气象统计数据如下：
地区 全年积温值 日平均气温稳定通过>=10℃的天数 全年平均气温 夏季平均气温（7月） 冬季月平均气温（1月） 一月份平均地表水温度
怀化 5457.3 243 17.2 30.9 4.6 7
室外环境设计计算参数 额定工况 干球温度 30.9℃ 冷热水设计计算参数 额定工况 冷水计算温度 20℃
湿球温度 26.7℃
相对湿度 75% 热水计算温度 60℃
室外平均风速 1.4m/s
最冷工况 干球温度 -2℃ 最冷工况 冷水计算温度 7℃
相对湿度 78% 热水计算温度 60℃
室外平均风速 1.5m/s
所以本方案取以下设计参数：
设计方案前提条件：
1．已知条件
1）该小区共600套；
2）用水场所：5栋32层的建筑；
3）必须保证冬季最冷月份的热水供应。
2．要求条件
1）设备安装在楼顶天面，涉及到承重，设备基础，管道穿孔等可通过土建设计变更解决。
2) 水源的水压流量均能满足要求，引至中心负荷1米范围内。（进水总阀）
3）专线的动力电源能满足要求，引至中心负荷1米范围内。（配电箱内）
4）下游的热水管网已具备，接口引至中心负荷1米范围内。（热水总阀）
（三）： 设计选型：
1、设计用热水基本情况：天龙御园是由5栋32层高的住宅建筑组成，每栋120户，每户5人。根据国家《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2002)以及《建筑给水排水设计手册》（中国建筑工业出版社） 对家庭的热水定额为５０－60L/每人，温度为６０℃，本方案取60L即0.06 m3。
2、气温条件：湖南省怀化市的气候条件：年平均温度：17.2℃，最低月平均温度：4.6℃；为了保证最恶劣天气情况下的正常用水,本工程的设备选择-2℃为设计温度，而且-2℃的时间段约为7天，0℃的时间段约为1个月，冬季其余时间段气温大都维持在5℃左右或以上。
3、设计选型过程：
整个系统由空气源热泵热水机、保温水箱、水管、循环泵、电磁阀、智能控制器及一些检测控制元件组成：热泵热水机通过高效压缩机做功，把从蒸发器吸收的热量通过冷媒传到高温水冷凝器中释放给被加热的水，从而实现“热水”的目的。
　 空气源热泵热水机组选型重点在于冬季能满足高峰期的热水使用量。根据以上的设计参数，每栋住宅建筑每天淋浴所用热水量：N1=∑m1•qr1 = 120户×5人×0.06 m3=36m3，每天高峰期供水时间为晚上20点~24点，那么高峰期平均每小时使用热水量为9吨。
1、【冬季室外环境温度为10℃、自来水进水温度15℃时，热水出水温度60℃、即需温升45℃】
　　设备选型: 选PHNIX芬尼克兹空气源热泵热水机 PASHW130S-D-B 3台，
在此室外环境温度条件下，单台机组额定小时供水量880L，
　　3台机组额定供水量:880L/h*3台*14小时=36960L，
　　高峰期间总用水量36000L＜3台机组额定供水量36960L，故能满足实际需求。

2、【冬季室外环境温度为5℃、自来水进水温度10℃时，热水出水温度60℃、即需温升50℃】
设备选型: 选PHNIX芬尼克兹空气源热泵热水机 PASHW130S-D-B 3台，
而在冬季室外环境温度5℃的恶劣条件下，空气源热泵热水机组的制热量也会有所下降。此时单台机组额定小时供水量约为780L ，则每小时额定的出水量为：
3台机组额定供水量:780L/h*3台*16小时=37440L，
　　高峰期间总用水量36000L＜3台机组额定供水量37440L，故能满足实际需求。

3、【冬季室外环境温度为0℃、自来水进水温度7℃时，热水出水温度60℃、即需温升53℃】
设备选型: 选PHNIX芬尼克兹空气源热泵热水机 PASHW130S-D-B 3台，
而在湖南怀化冬季室外环境温度0℃的温度条件下，这个温度在冬季所占的时间段最多约为1个月时间，此时单台机组额定小时供水量约为610L ，则每小时额定的出水量为：
3台机组额定供水量:610L/h*3台*20小时=36600L，
　　高峰期间总用水量36000L＜3台机组额定供水量36600L，故能满足实际需求。

4、【冬季室外环境温度为-2℃、自来水进水温度5℃时，热水出水温度60℃、即需温升55℃】
设备选型: 选PHNIX芬尼克兹空气源热泵热水机 PASHW130S-D-B 3台，
而在湖南怀化冬季室外环境温度-2℃的极限温度条件下，这一时间段在冬季约为1个星期。而空气源热泵热水机组的制热量亦随着衰减。此时单台PASHW130S-D-B机组额定小时供水量约为550L ，则每小时额定的出水量为：
3台机组额定供水量:550L/h*3台*22小时=36300L，
　　高峰期间总用水量36000L＜3台机组额定供水量36300L，故能满足实际需求。

综上所述：选用芬尼克兹空气源热泵热水机 PASHW130S-D-B 3台即使在冬季室外环境温度为-2℃左右、自来水进水温度5℃的情况下，机组每天运行22个小时就能满足冬季该住宅楼热水的实际需求量，但毕竟这一情况每年约有1个星期左右。而在冬季室外环境温度为0℃左右的气温条件下也只需运行3台空气源热泵热水机组PASHW130S-D-B 20个小时，这一时间段每年最多也只约有1个月；在冬季室外环境温度为5℃左右的气温条件下也只需运行3台空气源热泵热水机组PASHW130S-D-B 16个小时；而随着室外环境温度的升高，在过度季节及夏季机组每天只需运行12~14个小时就能满足该住宅楼热水的实际需求量。

由于每栋住宅楼每天共用热水36吨，而且冬季室外环境温度为-2℃左右的情况下，但考虑到住宅楼的入住率及投入使用率；为满足高峰用水量及考虑同时使用量，故选用2个12吨的保温水箱。

结论：每栋住宅楼选用3台PASHW130S-D-B，并选用2个12立方米的保温水箱。则5栋住宅楼共需空气源热泵热水机组PASHW130S-D-B 15台；12立方米的保温水箱共10个。

三、费用对比
空气源热泵热水机组与传统热水设备的对比：
设在相同条件下对1吨初始水温为20℃的生活用水进行加热，使水温升高到55℃。
需热量为：1000kg*（55-20）℃*1Kcal/kg℃=35000Kcal。

项目 空气源热泵热水机 燃油热水设备 燃气热水器 电热水器
消耗能源 商用电 轻柴油 液化气 商用电
平均效率 460％ 70％ 80％ 95％
所耗能量 9．04度 4.9千克 1.83立方 42．8度
所需费用 8．1元 24．5元 25．5元 38．5元
人员管理 无 专业人员 专业人员 无

四、结语
在节能减排的环境大趋势下，在环保呼声越来越高的今天，燃煤、燃气、燃油热水锅炉因与时代环境发展的主题相违背而正慢慢被限制使用，电锅炉由于效率较低使得您的运行成本据高不下，同样太阳能热水器受天气影响较大。PHNIX直热式空气源热泵热水机组是您热水锅炉产品的理想替代品。