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1、空氣能熱水系統(tǒng)原理
1.1、系統(tǒng)組成
空氣能熱泵中央熱水系統(tǒng)一般由空氣能熱泵熱水機組、保溫水箱、水泵及相應的管道閥門等部分組成。而空氣能熱泵熱水機組一般由壓縮機、水側換熱器、空氣側換熱器、節(jié)流裝置、低壓儲液罐、水路調節(jié)閥等部分組成。
1.2、系統(tǒng)簡圖
1.3、工作原理
根據(jù)逆卡諾循環(huán)基本原理：
（1）低溫低壓制冷劑經(jīng)膨脹機構節(jié)流降壓后，進入空氣交換機中蒸發(fā)吸熱，從空氣中吸收大量的熱量Q2；
（2) 蒸發(fā)吸熱后的制冷劑以氣態(tài)形式進入壓縮機，被壓縮后，變成高溫高壓的制冷劑（此時制冷劑中所蘊藏的熱量分為兩部分：一部分是從空氣中吸收的熱量Q2，一部分是輸入壓縮機中的電能在壓縮制冷劑時轉化成的熱量Q1；
（3）被壓縮后的高溫高壓制冷劑進入熱交換器，將其所含熱量（Q1+Q2）釋放給進入熱換熱器中的冷水，冷水被加熱到60℃直接進入保溫水箱儲存起來供用戶使用；
（4) 放熱后的制冷劑以液態(tài)形式進入膨脹機構，節(jié)流降壓......如此不間斷進行循環(huán)。
（5) 冷水獲得的熱量Q3=制冷劑從空氣中吸收的熱量Q2+驅動壓縮機的電能轉化成的熱量Q1， 在標準工況下:Q2=3.2Q1,即消耗1份電能,得到4.2份的熱量。
2、與各種供熱方式特性對比表：
|
供熱方式 |
熱泵熱水機 |
太陽能熱水器 |
燃油、汽熱水爐 |
燃汽熱水器（家用） |
電熱水器（家用） |
|
使用能源 |
電 |
太陽能 （陰雨天用電） |
輕柴油 液化氣 |
液化氣 天然氣 |
電 |
|
危險性 |
低 |
低 |
高 |
高 |
中 |
|
環(huán)保影響 |
無污染 |
無污染 |
污染嚴重 |
污染嚴重 |
無污染 |
|
設備使用壽命 |
12-15年 |
4-6年 |
5-8年 |
5-8年 |
8年 |
|
外部環(huán)境影響 |
無 |
嚴重 |
無 |
無 |
無 |
|
安裝場所 |
天臺 |
天面 |
專用房 |
占用衛(wèi)生間空間 |
占用衛(wèi)生間空間 |
|
占地面積 |
小 |
極大 |
大 |
大 |
中 |
|
安全性能 |
安全可靠 |
加熱管老化、漏電 |
易燃、易爆品 |
有煤氣中毒危險 |
加熱管老化、漏電 |
|
噪音 |
小 |
小 |
大 |
大 |
小 |
|
控制方式 |
自動 |
自動 |
有證技工2人 |
需人工操作 |
半自動 |
|
維修保養(yǎng) |
簡單方便、不影響住戶使用 |
工作量大，但不影響住戶使用 |
2人人工費 |
工作量大，影響住戶使用 |
工作量大，影響住戶使用 |
|
更新增容 |
可增加，且加裝時不影響使用 |
受環(huán)境影響，不易增容 |
受機房空間影響，不易增容 |
須更換，費用龐大 |
須更換，費用龐大 |
3、系統(tǒng)運行費用及經(jīng)濟效益分析
現(xiàn)就熱泵熱水系統(tǒng)與其他常規(guī)加熱方式作一個經(jīng)濟效益及技術參數(shù)比較：
|
條件設置：設定在相同溫度條件下對1000KG水進行加熱，溫升35℃時加熱所需熱量為35000Kcal。 |
||||||||
|
水的比熱(KJ/(Kg*℃)) |
4.2 |
|||||||
|
水溫差(20℃—55℃)) |
35 |
|||||||
|
日需水量(Kg) |
1000 |
|||||||
|
熱量值(KJ)=水的比熱(KJ/(Kg*℃))*日需水量(Kg)*水溫差(℃) |
147000 |
|||||||
|
供熱方式 |
燃煤鍋爐 |
天然氣 鍋爐 |
人工煤氣 鍋爐 |
燃油鍋爐 |
液化氣熱水器 |
電熱器 |
太陽能 （電） |
空氣能 熱水機組 |
|
燃料 |
煤 |
天然氣 |
人工煤氣 |
柴油 |
液化氣 |
電 |
電 |
電 |
|
燃燒值 |
4.00 |
10.12 |
4.65 |
11.98 |
12.50 |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
|
單位 |
Kw/Kg |
Kw/m3 |
Kw/m3 |
Kw/Kg |
Kw/m3 |
Kw |
Kw |
Kw |
|
燃燒值 |
3440 |
8000 |
4000 |
10300 |
11000 |
860 |
860 |
860 |
|
單位 |
Kcal/Kg |
Kcal/m3 |
Kcal/m3 |
Kcal/Kg |
Kcal/kg |
Kcal/h |
Kcal/h |
Kcal/h |
|
效率(%) |
65% |
70% |
70% |
70% |
80% |
95% |
95% |
423% |
|
能源需求量 |
16 |
6.26 |
12.5 |
5 |
4.0 |
43.3 |
43.3 |
9.11 |
|
單位 |
kg |
m3 |
m3 |
kg |
kg |
度 |
度 |
度 |
|
燃料單價(元) |
0.45 |
2.80 |
2.10 |
6.0 |
6.8 |
1.0 |
1.0 |
1.0 |
|
單位 |
kg |
m3 |
m3 |
kg |
kg |
度 |
度 |
度 |
|
產(chǎn)1000kg熱水燃料總價(元) |
7.2 |
17.54 |
26.3 |
30.0 |
27.1 |
43.3 |
43.3 |
9.11 |
|
1000kg熱水年運行費用(元) |
2592 |
6402 |
9596 |
7665 |
15814 |
8698 |
5200 |
3325 |
|
1000kg熱水月運行費用(元) |
216 |
533 |
799 |
639 |
1317 |
725 |
433 |
277 |
|
注：1、假設太陽能無法工作時間為120天/年計算； |
||||||||
由此可見熱泵熱水方案比其它常規(guī)供熱方案更節(jié)省投資，主要優(yōu)點如下：
1) 能效果明顯：其能效比COP在20℃時達到4.23，廣州平均氣溫約23.3℃，COP為4.39。而燃氣鍋爐機組的熱效率最多能達到0.8，一般情況在0.75以下。也就是說熱泵熱水器消耗1個單位的能量，能產(chǎn)生4.39個單位以上的熱量轉化成熱水。而燃氣爐消耗1個單位的能量，才能產(chǎn)生0.75-0.80個單位的熱量。由此可見熱泵熱水器能以最小的能源獲得最大的經(jīng)濟效益，比燃氣爐效率高得多。適合長期投資?，F(xiàn)實中，常規(guī)太陽能往往讓人誤解為零成本運行，而實際上，由于陰雨天氣和夜晚的影響，太陽能是無法全天候工作，它每年有1/3以上的時間要利用其它輔助加熱，以致運行成本遠遠超過熱泵熱水的成本，而太陽能致命的缺點是：易損壞，維修費用大，占地面積大，影響建筑的整體美觀；另外從表中可以看到：在不考慮人工及其它費用的情況下，采用熱泵方案僅比燃煤鍋爐方案略貴。如果考慮人工及其它費用則采用熱泵方案是最省的。因此，從成本效益及環(huán)境方面看，熱泵熱水機組是節(jié)能行業(yè)最經(jīng)濟實用的，選擇采用熱泵熱水機組是明智之舉。
2) 使用壽命長：如果將折舊算入成本，熱泵將是比較低的。
3) 維護簡單，保養(yǎng)費用低：熱泵熱水器以電作為能源,會自動根據(jù)設定溫度值控制啟、停,無需專人看管,且動作件少，維護簡單。
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