1、武漢高校中央熱水節能解決方案2010-8-4 15:38:52                                PHNIX(芬尼克茲)集團 陳峰0前言 近些年來，國家對教育的重視程度越來越高，對教育的投入越來越大。高校年年擴招，促使全國高校學生人數越來越多。武漢作為一個高校林

2、立的城市，校園的改建項目，擴建工程也在逐漸增加，一切建設都是為了給學生提供一個良好的學習生活氛圍，一個良好的科研場所。但由于學校盲目擴張，管理應用等各方面的原因，使得高校每年的運行花銷等各項費用逐年加大，入不敷出，使得高校債務危機越來越嚴重。其中學生宿舍洗浴用中央熱水的消耗就是其中典型的一例，PHNIX中央熱水綜合節能解決方案很好的解決了這一問題。1 PHNIX直熱式熱泵中央熱水機組簡介   空氣源熱泵中央熱水機組是目前世界上最先進、能效比最高的熱水設備之一。它運用逆卡諾循環原理。利用設備內的吸熱介質（冷媒），吸收空氣中的能量后經壓縮機壓縮，并通過熱交換器使冷媒放出熱量生產

3、熱水。制取的熱水通過水偱環系統供應給用戶。如圖1所示          圖1 PHNIX直熱式熱泵熱水機組應用示意圖   熱泵技術作為二十一世紀的一個能源技術，“能量”通過熱泵的形式，可以被高效的利用，所謂高效利用有兩個含義，從環境角度來講，可以減少溫室氣體的排放，減少對環境的有害因素，從另外一個方面來說，就是降低了電力的高峰負荷，利用峰谷的電力制熱，減少了對電網的沖擊。PHNIX生活熱水系列機組是一類專門為學生公寓、工廠宿舍的中央熱水供應而設計的節能熱水機組。它具有以下特點：高效節能

4、：采用柔性壓縮機與國際先進的SC高效換熱器，使能效達4.2以上，耗能僅是電熱水器的1/5，是燃氣熱水器的1/2，是燃油鍋爐的1/3，為用戶節省可觀的運行費用。安全可靠：采用制冷工質加熱水，完全消除了普通熱水器中有易燃、易爆、觸電、煤氣中毒等安全隱患，采用先進的智能控制與人性化的補水方式，即使在氣溫高到43低至-10的情況下，機組也能運行。經久耐用：主機選用谷輪高冷凝溫度壓縮機、芬尼克茲專利技術的S&C換熱器、日本鷺宮電子膨脹閥、獨特的水流量和水溫控制。選用國際品牌制冷零部件，由于熱泵熱水系統產生的熱水出水溫度一般不超過60，機器、儲水箱、管道等不易結水垢，機組使用壽命長達十幾年，維護費

5、用極低。方便舒適：全天候為用戶提供滿意的生活用熱水，用戶可隨時隨地都能享受到PHNIX空氣源熱泵熱水機組熱水的舒適。使用可靠：由于熱泵熱水機組主要從空氣中獲取能量,在-10亦可正常工作,故陰雨天對它影響較小，可全天候運行，保證熱水供應。安裝方便：熱泵熱水機組安裝簡易，對安裝位置要求較少，可隨意安裝于通風良好的室外。 適用范圍廣：適用于環境溫度-1043天候工作。2 PHNIX直熱式熱泵熱水機組主要配件特點（1）美國谷輪柔性渦旋壓縮機超高能效比，環保節能，使用時對大氣和環境無污染。具有卓越的可靠性，軸向及徑向均采用谷輪專利柔性設計，提供了前所未有的耐液擊和容忍雜質的能力。內置電機保護裝

6、置：有效保護電機免受高溫及高電流之損壞，使得壓縮機故障率大大降低。（2）S&C高效換熱器換熱效率遠高于其他類型的換熱器，大溫差小流量，使得系統安全出水溫度達到55-60，制冷劑回路間隙小，減小了換熱器積油等缺點，換熱器內部無接頭，降低了制冷劑泄漏等隱患。換熱器本身具有自清潔能力，使得機組長期無垢高效運行。（3）自主控溫裝置 根據進出水溫度和脈沖流量計的信號，自動計算出精確的流量，然后控制電動球閥的開度，從而達到自主控制出水水溫的要求。（4）親水鋁箔高效親水鋁箔耐腐蝕翅片：保證了熱泵長期高效率可靠運行，在熱泵制熱時縮短化霜時間，提高制熱能力。（5）開機30秒出熱水高效率的換熱器配以科學合

7、理的管道設計縮短了冷水在系統中的滯留換熱時間，30秒即可輸出設定溫度的熱水。如圖2所示圖2 PHNIX直熱式熱泵熱水機組換熱器的換熱原理（6）貼心的回水控制每臺機組內置名牌循環水泵，當用戶水箱水溫低于設定溫度時機組自動進入循環加熱運行模式，時刻保證水箱溫度。（7）德國威樂水泵采用知名品牌德國威樂水泵，能充分保證機組正常運行，隨時為用戶提供舒適的生活熱水。（8）風扇根據流體力學原理設計的流線型高效大葉片軸流風扇，風量大、噪音低；采用鋁合金材質，硬度強，不變形，壽命可達50年以上。（9）功能強大的點陣液晶控制內外電腦板聯合控制： 采用觸摸按鍵點陣液晶屏線控器，內外電腦板聯合控制熱泵運行狀態，外形美

8、觀，功能強大，增強了機組控制功能和穩定性。 3 PHNIX直熱式熱泵熱水機組配置優點說明直熱供水能效高：開機30秒即可獲得源源不斷的55的生活熱水，無需等待，補水速度快，在供水管道過長或者管道熱損失較大的情況下，水溫也能達到國家生活熱水的要求。自主控溫：采用先進的水路自控系統，根據進出水溫和脈沖流量計信號，自動計算出準確的流量，控制電子水閥，精確控制水溫。智能除霜模式：微電腦控制系統結合盤管溫度、運行時間和機組實際制熱能力來判斷機組實際結霜情況，達到除霜條件時，機組進入除霜模式，提高運行效率。多重保護：采用微電腦智能控制器，內置防凍、高低壓、壓縮機過流、電源缺相錯相等多重保護，充分保

9、證了機組在惡劣工況下的安全運行。 4 方案設計選擇中央熱水工程方案首要考慮安全，同時要求管理方便、節能和環保。空氣源熱泵熱水機組沒有燃燒，沒有排放，沒有易燃易爆的隱患，比各種鍋爐和電加熱器都安全。又不像太陽能熱水器受陰雨天和黑夜限制。空氣源熱泵熱水機能夠全天侯工作，機組自動運行可無人值守。不僅初投資小，而且運行費用非常低，選用空氣源熱泵熱水機組具有極好的適用性。各方面信息顯示，在未來的1020年，礦物燃料的緊缺不會緩解，其價格將會不斷攀升。因此使用燃燒加熱熱水方式的熱能設備，無論是燃油或者燃氣都將面臨運行成本上漲的壓力，還涉及到廢氣排放及噪音控制等環境監控的投入，同時也具有一定的安全

10、隱患。空氣源熱泵熱水設備是新一代的節能環保產品，符合當前建設節能型社會的國策。該系統采用逆卡諾原理，將空氣中的低品位的熱能,通過壓縮機做功,提升為高品位的熱能生產熱水，不但環保、安全、管理簡單(全自動控制)，而且不受天氣影響，可以全天候運行，是目前所有熱水系統中綜合經濟性能最好的一種,可以節省可觀的運行費用。我們按照“安全，節約，實用，可靠，”的原則，盡量為用戶節省的思想，編制了此方案，而且本方案規劃以寒冷季節為主，其他季節熱泵工況條件改善，將更能滿足要求。4.1 設計依據：1）、采暖通風與空氣調節設計規范（GB50019-2003）；2）、建筑給水排水設計規范(GB50015-2003)；4

11、）、給水排水制圖標準（GB/T50106-2001）；5）、建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規范（GB50242-2002）；6）、建筑給排水設計手冊；7）、芬尼克茲空氣源熱泵熱水機性能特點；8）、根據國家規定的供熱水標準設計規范進行設計；4.2 設計參數：1基本條件1）教職工宿舍每天需供200人沐浴熱水，用水方式為淋浴，插卡取水。熱水量按每人用55熱水80L計算，即共16T熱水；2） 學生宿舍每天需提供1000人沐浴熱水，用水方式為淋浴，插卡取水。熱水量按每人用55熱水50L計算，即共50T熱水；3）必須保證冬季最冷月份的熱水供應。2要求條件水箱供給的出水溫度為： 55以上。4.3 設計選型

12、：1、教職工宿舍設計用熱水情況：每天供給55以上熱水共16噸。2、學生宿舍設計用熱水情況：每天供給55以上熱水共50噸。3、設計選型過程： 整個系統由空氣源熱泵熱水機、水箱、水管、循環泵、電磁閥、智能控制器及一些檢測控制元件組成：熱泵熱水機通過高效壓縮機做功，把從蒸發器吸收的熱量通過冷媒傳到高溫水冷凝器中釋放給被加熱的水，從而實現“熱水”的目的。與集熱管熱水系統不同的是，熱泵系統在無陽光照射的情況下通過熱泵的工作仍能產生熱水。儲水箱中熱水通過必要的控制可實現對用水點全天候供水或定時供水。 空氣源熱泵熱水機組選型重點在于冬季能滿足高峰期的熱水使用量。4.3.1. 教職工公寓在標準工況下，進水溫度

13、15時，熱水出水溫度55、即需溫升40，所需熱水為16噸。熱負荷計算：Q=CMt=4.187*1000*16*（55-15）/3600=745kW設備選型:選PHNIX芬尼克茲空氣源熱泵熱水機 PASHW060SB-2-C 3臺 在標準工況下，單臺機組額定制熱量為20kW，按每日16T水計算，機組所需運行時間為：T=745/20*3=12.5h,即教職工公寓所選機組每天運行時間約為1213小時。在冬季寒冷的季節，機組能力有所衰減，可以延長機組運行時間來滿足每日16噸的熱水需求。4.3.2. 學生公寓 在標準工況下，進水溫度15時，熱水出水溫度55、即需溫升40，所需熱水為50噸。熱負荷計算：Q

14、=CMt=4.187*1000*50*（55-15）/3600=2326kW設備選型: 選PHNIX芬尼克茲空氣源熱泵熱水機 PASHW130S-2-C 4臺， 在標準工況下，單臺機組額定制熱量為45kW，按每日50T水計算，機組所需運行時間為：T=2326/45*4=12.9h,即學生公寓所選機組每天運行時間約為13小時左右。在冬季寒冷的季節，機組能力有所衰減，可以延長機組運行時間來滿足每日50噸的熱水需求。 5 運行費用經濟性分析5.1 其他熱水加熱設備運行情況:若1噸自來水從15升溫至55，則需熱量40000kCal；加熱1噸水所需費用見下表: 國內現行熱水加熱設備運行情況對比

15、表供熱方式燃油鍋爐燃氣鍋爐電熱水器空氣源熱泵燃料種類柴油天然氣電電污染情況比較嚴重不嚴重無無環境性能比較安全不安全不安全安全燃值10500kCal/kg8700kCal/m3860kCal/kWh860kCal/kWh熱效率80%85%95%420%燃料單價4.9元/kg3.4元/m30.8元/kWh0.8元/ kWh每噸熱水需燃料4.8kg5.4m349 kWh11 kWh每噸熱水費用/元23.5218.3639.28.8注：能源價格有地區、時間差價5.2 采用PHNIX空氣源熱泵運行費用本工程熱水項目日用熱水總量按66噸，其使用PHNIX空氣源熱泵每年運行費用計算如下：全年綜合能效按380

16、%計算，自來水溫度為15度，升溫至55度。 5.2.1 熱負荷計算日用水量m =66000kg所需熱負荷Q=cmt=1×66000×（5515）=2640000（kCal）5.2.2 空氣源熱泵熱水器運行費用耗電量：2640000÷860÷3.8=808（度/天）運行費用：808×0.8=646.4（元/天）平均費用：646.4÷66=9.8（元/噸）則年總運行費用為646.4（元/天）×200天=129280元5.3 采用其他設備運行費用5.3.1 燃氣鍋爐運行費用計算天然氣熱值8700kCal/m3，效率85%，管道熱損

17、失5%，天然氣3.4元/立方。耗氣量：40000÷8700÷0.85÷0.95=5.7（立方/天）運行費用：5.7*3.4=19.38（元/噸）故加熱66噸 55熱水其年運行費用=19.38元/噸×66噸×200天=255816元。5.3.2 燃油鍋爐運行費用計算輕柴油熱值10500kCal/kg，效率80%，管道熱損失5%，5.6元/kg。耗油量：40000÷10500÷0.8÷0.95=5（kg /天）運行費用：5*4.9=24.5（元/噸）故加熱66噸 55熱水其年運行費用=24.5元/噸×66噸×200天=323400元5.4 各加熱設備加熱66噸55熱水運行成本對比各