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壓縮式熱泵熱水機(jī)組在中央熱水系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)例
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摘要:文章以工程實(shí)例分析了熱泵熱水機(jī)組在中央熱水系統(tǒng)應(yīng)用中的節(jié)能情況。采用冬季熱負(fù)荷為機(jī)組選型依據(jù),通過和燃?xì)忮仩t進(jìn)行比較,得出每年的節(jié)能費(fèi)用,說明熱泵熱水機(jī)組在中央熱水供應(yīng)中的發(fā)展前景,值得大力推廣。
關(guān)鍵詞:熱泵熱水機(jī)組 中央熱水系統(tǒng) 燃?xì)忮仩t
熱泵熱水機(jī)組是最近幾年新興的熱水制造設(shè)備,它以電為動(dòng)力,安裝方便、施工周期短、占地面積少、無需燃料堆放場(chǎng)所、無排渣的運(yùn)輸費(fèi)用及三廢處理開支、無需專門值班人員,對(duì)于城市密集地區(qū)的集中供熱水系統(tǒng)來說,壓縮式熱泵熱水機(jī)組表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)[1].另一方面,熱泵可通過吸收環(huán)境天然能源及余熱、廢熱,全年供熱、夏季供冷,是一種利用可再生能源的高效節(jié)能無污染的使用技術(shù)[2].熱泵熱水機(jī)組的制熱功率達(dá)300%以上,相同的輸出,熱泵熱水機(jī)組的輸入功率只有電鍋爐的1/3~1/4,對(duì)供電容量的壓力不大,生產(chǎn)熱水的成本只有電鍋爐的1/3~1/4.熱泵熱水機(jī)組同樣可以使用蓄能裝置,利用夜間低谷電制取一定溫度的熱水,儲(chǔ)存于保溫水箱內(nèi),供用電高峰時(shí)使用,起到削峰填谷作用。近年來,隨著我國節(jié)能和環(huán)保要求的提高,熱泵熱水機(jī)組在中央供熱水系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用,尤其在我國長江流域以南地區(qū),節(jié)能效果十分顯著。
1、工程概況
深圳某酒店有客房221套,全日供應(yīng)熱水每天用熱高峰在晚上8~11點(diǎn)。按入住300人,賓館客人所用熱水按國標(biāo)每天200L/人計(jì)算,約需60t/d熱水,用量較大。原設(shè)計(jì)樓頂設(shè)有4臺(tái)立式燃?xì)忮仩t,采用兩次循環(huán)回路供熱水:21層以上兩臺(tái),高壓循環(huán);21層以下兩臺(tái),低壓循環(huán)。為了降低成本、節(jié)約能源、改善酒店周圍環(huán)境,酒店決定對(duì)中央熱水系統(tǒng)進(jìn)行改造,改造方案采用5臺(tái)南京華電熱泉供熱技術(shù)有限公司生產(chǎn)的熱泵熱水機(jī)組,改造中酒店原有的熱水供應(yīng)系統(tǒng)保留不變,原來的燃?xì)忮仩t作為一個(gè)應(yīng)急設(shè)備,燃?xì)夥康墓⒒厮偣苌?,原水管仍在新系統(tǒng)中發(fā)揮作用,原有系統(tǒng)的總供、回水主管上連接熱泵熱水機(jī)組的供、回水主管,中間加一個(gè)蓄熱水箱,以利減少設(shè)備的選擇容量。系統(tǒng)還采用自動(dòng)控制,可根據(jù)需要設(shè)置水溫。新設(shè)備布置在樓頂上,不影響美觀,無噪音干擾。
2、設(shè)計(jì)參數(shù)的選定
?。?)冷水溫度: 夏季20℃ 過渡季 17.5℃ 冬季15℃
?。?)熱泵機(jī)組熱水出口溫度55℃,室內(nèi)用熱水出口溫度40℃
?。?)峰期電價(jià)0.8元/KWh,儲(chǔ)冰電價(jià)0.3元/KWh
3、選型
熱泵熱水機(jī)組的選型要根據(jù)氣候條件,平均日用水量及用水溫度,用戶的補(bǔ)水溫度綜合考慮,選擇機(jī)型。機(jī)組工作時(shí)間一般取一天時(shí)間的70%左右。由于機(jī)組的能效比受環(huán)境溫度影響,因此在選擇機(jī)型時(shí),需同時(shí)考慮最惡劣工況和初期投資費(fèi)用問題[3].
1、冬季熱負(fù)荷
Qn=60×1000×4.187×(40-15)×(1+0.1)=6908.6MJ=1919.04KWh
?。?.10為:系統(tǒng)熱損失系數(shù),15為上水溫度。)
2、過度季熱負(fù)荷
Qn=60×1000×4.187×(40-17.5)×(1+0.1)=6217.7MJ=1727.13KWh
3、夏季熱負(fù)荷
Qn=60×1000×4.187×(40-20)×(1+0.1)=5526.8MJ=1535.23KWh
表1 熱泵熱水機(jī)組能效比
環(huán)境溫度℃ 輸入功率KW 輸出功率KW 能效比Cop -5 7.0 15.6 2.23 0 7.4 17.5 2.36 5 7.9 20.2 2.56 10 8.3 23.2 2.80 15 8.8 26.9 3.10 20 9.4 31.5 3.35 25 10.2 38.1 3.74 30 10.8 43.6 4.04 35 11.4 48.6 4.26 40 12.3 52.5 4.27
表2 熱泵熱水機(jī)組主要技術(shù)性能參數(shù)
類別 項(xiàng)目 名稱 單位 數(shù)值 機(jī)組技術(shù)性能參數(shù) 項(xiàng)目 熱水出水溫度 ℃ 55 額定制熱量 KW 26.9 額定小時(shí)制熱水量 L/h 600 額定輸入功率 KW 8.8 最大輸入功率 KW 12.3 安裝條件 水
路 外形尺寸 mm 1290×960×1150 凈重量 Kg 350 額定水壓力 MPa 0.6 最高水壓力 MPa 1.0 接管管徑 DN40 運(yùn)行條件 電氣 使用電壓 V 3~/380±10% 使用頻率 Hz 50 最大電流 A 28 接地要求 Ω 〈10 溫度 環(huán)境溫度范圍 ℃ -5~40
額定工況下參數(shù)按標(biāo)準(zhǔn)〈Q/3201HDRQ-01-2002〉,冷水18℃,熱水55℃,干球溫度55℃,濕球溫度12℃
根據(jù)冬季熱負(fù)荷及機(jī)組性能參數(shù),在環(huán)境溫度7℃條件下,1臺(tái)HAM096型熱泵熱水機(jī)組輸出功率21.4kw,5臺(tái)總輸出功率為107kw,每天運(yùn)行18小時(shí)可滿足熱負(fù)荷需要。
4、經(jīng)濟(jì)性分析
?。?) 熱源的熱效率和熱值表
表3 熱源熱值表
熱源 燃料熱值 熱效率,% 實(shí)際熱值 燃?xì)忮仩t 26000kcal/m3 65 16900 熱泵 860kcal/kwh 350 3010
?。?)兩種方式加熱1噸水的成本
以1000公斤(1噸)15度的冷水,加熱至40度的熱水,需要25000千卡的熱量為例,兩種熱源的成本比較。(1000×25=25000千卡)。
表4 費(fèi)用表
熱源 動(dòng)力消耗 單價(jià) 費(fèi)用 燃?xì)忮仩t 1.48m3 13元/m3 19.24元 熱泵 (峰期電價(jià)) 8.31kwh 0.8元/kwh 6.65元 熱泵 (低谷電價(jià)) 8.31kwh 0.3元/kwh 2.49元
注:燃?xì)獍船F(xiàn)貴酒店提供的13元/立方米算。
(3)費(fèi)用計(jì)算
以冬季熱負(fù)荷為計(jì)算依據(jù),利用熱泵熱水系統(tǒng)供熱水,每天使用低谷電8個(gè)小時(shí),產(chǎn)熱水量為27t,電費(fèi)為67.23元,每天使用峰電10小時(shí),產(chǎn)熱水量為33t,電費(fèi)為219.45元,合計(jì)286.68元。而該酒店原來使用的燃?xì)忮仩t制熱水的費(fèi)用為每天1154.4元。改造后該酒店每天可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用為867.72元,每年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用31萬多元。
?。?)熱泵與燃?xì)忮仩t的日常運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)比較
熱泵這一新型的節(jié)能產(chǎn)品之所以能很快的在中央供熱水系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用,主要因?yàn)槠渚哂泄?jié)能、環(huán)保、安全、舒適等諸多優(yōu)點(diǎn)受到了越來越多用戶的青睞。其日常的維護(hù)費(fèi)用也比常規(guī)的熱水系統(tǒng)低,主要體現(xiàn)在以下各方面。
1、熱泵熱水機(jī)組由儲(chǔ)熱水箱組成,可以隨時(shí)使用熱水,不用專人開關(guān)機(jī)和維護(hù)。比燃?xì)忮仩t節(jié)省一個(gè)鍋爐工的費(fèi)用。
2、熱泵熱水機(jī)組的維護(hù)包括:機(jī)器外殼、蒸發(fā)器散熱片的清洗。主要是清洗蒸發(fā)器散熱片上的灰塵,燃?xì)忮仩t以燃?xì)庾鳛槿剂希瑢儆谝兹?、易爆的危險(xiǎn)物品,具有不安全因素。
3、熱泵熱水機(jī)組可以放置在室外樓頂?shù)鹊胤剑挥绊懝ぷ餍?。而燃?xì)忮仩t要定期經(jīng)技術(shù)、安全監(jiān)督局的檢查、認(rèn)可。
4、熱泵熱水機(jī)組使用電能清潔能源,絕不會(huì)造成空氣污染。燃?xì)忮仩t燃?xì)馊紵?,其排出的煙氣仍含有二氧化硫、氧化氮、一氧化碳等有害氣體,長期排放,會(huì)污染周圍環(huán)境。
5、熱泵熱水機(jī)組采用機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行,分別單獨(dú)控制,假如其中一臺(tái)出現(xiàn)故障,不影響其它機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
6、熱泵熱水機(jī)組的使用壽命可高達(dá)15年,折算起來,比使用燃?xì)忮仩t成本更低。
5、結(jié)束語
通過以上分析,可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到熱泵熱水機(jī)組在中央熱水系統(tǒng)中應(yīng)用的前景。該項(xiàng)目投入運(yùn)行后,在一年內(nèi)收回了設(shè)備的投資成本,得到了業(yè)主的好評(píng)。照此該酒店在該套熱泵熱水機(jī)組壽命期限內(nèi)可節(jié)約費(fèi)用為470多萬元,節(jié)能效果十分明顯。熱泵熱水機(jī)組這一新型的節(jié)能產(chǎn)品必將成為我國中央熱水系統(tǒng)的首選。
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