空气源热泵热水器与太阳能结合的工程应用

空气源热泵热水器作为新型的节能产品，在热水工程和采暖项目中正越来越为普通老百姓认可和首选。在采暖(热水)项目中，作为热源的提供者，热泵具有全天候工作的优点，但由于热泵是采用蒸汽压缩，逆卡诺循环的原理，压缩机的能耗在冷凝条件相同的情况下，主要是受蒸发压力的影响，蒸发压力越高，能耗越高，就是说，对空气源热泵来说，环境(空气)温度越高，能耗越高。然而，对于太阳能来说，环境温度越高，一般来说，就是日照强度越高，太阳能制热水能力越强，并且，太阳能热水器，在产热水过程中，全部为免费使用，但当日照强度不够时，太阳能的产热水能力将大为降低。综合这两种热水器的优缺点，将空气源热泵和太阳能结合使用，是目前热水工程最优的节能方案。我们在上海一家度假村做的一个热泵加太阳能的热水工程，从使用情况来看，节能效果明显，下面，我们来细述这个方案的实施过程。

本项目是上海横沙岛度假村的洗漱生活热水的节能改造工程。原来洗漱热水供应是采用锅炉蒸汽供热水，能耗高，污染大，急需进行节能改造。甲方要求在满足热水使用的条件下，最大可能的节能和最优的投资方案。    

针对该项目，通过施工现场的考察，并经过与甲方深入地交流，了解现阶段的热水使用情况和能耗情况。我们制定了空气源热泵热水器加太阳能的方案。选用该方案，主要基于以下的考虑：   

1.甲方为度假村，光照充足，太阳能和热泵主机安装在一个三层独立标准套房的房顶上，楼面安装面积400-500O，安装地方太阳无遮挡，满足太阳能的安装条件。度假村共28栋别墅客房，58间标准双人间，客房满员260人。   

2.节能改造计划采用目前最节能的太阳能热水器和空气源热泵热水器结合方式，使得运行费用最低。    

一、计算热水热负荷和热泵主机的选型：

a)工程热水日用水量：    

该工程按客房满员260人，人日均60L热水计算。    

V=260X60=15600L≈15t。   

b)工程热水热负荷计算：每天的热水用水量约为15t。自来水温度按全年平均12.7℃计算，热水出水度为55℃，则每天的热水热负荷为：    

Q=V・c・(tr-tl)/860    

=15000×1×(55-12.7)/860   

≈738kW    

式中：Q――热负荷量(kW);    

V――热水量(L);    

C――水的比热，取1kcal/(L・℃);  

Tr――热水温度(℃);    

tl――冷水(自来水)温度(℃)    

C)机组选型，计算机组台数和工作时间    

空气源热泵热水器选用KFXRS-19Ⅱ机组。在名义工况下，该机组制热量为18.5kW。若在名义工况下工作时间为14小时(机组每天的工作时间一般不应大于18h)，则所需机组的数量为：

N=Q/(T・W)    

=738/(14×18.5)    

=2.85台，取N=3台。    

式中：N――机组数量(台);    

Q――热负荷量(kW)   

T――名义工况下设定的机组运行时间(h);   

W――名义工况下机组制热量(kW)    

结论：在名义工况下，采用3台KFXRS-19Ⅱ型机组，可以满足客房每天的热水需求;    

D)冬季校核    

热水工程在秋冬季节使用较多，并且此季节的白天与夜间室外温差较大，结合空气源热泵制热运行的热效率受环境温度影响的特点，建议机组在冬季的实际工作时间设定在早6：00～晚10：00的时间段，此时间段当地的最低室外平均温度约为0℃，此时自来水平均温度约2℃。KFXRS-19Ⅱ机组在环境温度2℃时的制热量为12kW。则3台KFXRS-19Ⅱ热泵机组每天完成加热15.0T的55℃热水时间为：    

Qd=V・c・(tr-tl)/860   

=15000×1×(55-2)/860   

≈924kW

Td=Qd/(N・Wd)

=924/(3×12)    

=25.7h>18h