空氣能結合太陽能熱水工程案例空氣能熱泵熱水器作為新型的節能產品，在熱水工程和采暖項目中正越來越為普通老百姓認可和首選。在采暖(熱水)項目中，作為熱源的提供者，熱泵具有全天候工作的優點，但由于熱泵是采用蒸汽壓縮，逆卡諾循環的原理，壓縮機的能耗在冷凝條件相同的情況下，主要是受蒸發壓力的影響，蒸發壓力越高，能耗越高，就是說，對空氣能熱泵來說，環境空氣溫度越高，能耗越高。然而，對于太陽能來說，環境溫度越高，一般來說，就是日照強度越高，太陽能制熱水能力越強，并且，太陽能熱水器，在產熱水過程中，全部為免費使用，但當日照強度不夠時，太陽能的產熱水能力將大為降低。綜合這兩種熱水器的優缺點，將空氣能熱泵和太陽能結合使用，是目前熱水工程最優的節能方案。我們在上海一家度假村做的一個熱泵加太陽能的熱水工程，從使用情況來看，節能效果明顯，下面，我們來細述這個方案的實施過程。 本項目是上海橫沙島度假村的洗漱生活熱水的節能改造工程。原來洗漱熱水供應是采用鍋爐蒸汽供熱水，能耗高，污染大，急需進行節能改造。甲方要求在滿足熱水使用的條件下，最大可能的節能和最優的投資方案。 針對該項目，通過施工現場的考察，并經過與甲方深入地交流，了解現階段的熱水使用情況和能耗情況。我們制定了空氣能熱泵熱水器加太陽能的方案。選用該方案，主要基于以下的考慮： 1.甲方為度假村，光照充足，太陽能和熱泵主機安裝在一個三層獨立標準套房的房頂上，樓面安裝面積400-500，安裝地方太陽無遮擋，滿足太陽能的安裝條件。度假村共28棟別墅客房，58間標準雙人間，客房滿員260人。 2.節能改造計劃采用目前最節能的太陽能熱水器和空氣能熱泵熱水器結合方式，使得運行費用最低。 一、計算熱水熱負荷和熱泵主機的選型： a)工程熱水日用水量： 該工程按客房滿員260人，人日均60L熱水計算。 V=260X60=15600L15t。 b)工程熱水熱負荷計算：每天的熱水用水量約為15t。自來水溫度按全年平均12.7計算，熱水出水度為55，則每天的熱水熱負荷為： Q=Vc(tr-tl)/860 =150001(55-12.7)/860 738kW 式中：Q熱負荷量(kW); V熱水量(L); C水的比熱，取1kcal/(L); Tr熱水溫度(); tl冷水(自來水)溫度() C)機組選型，計算機組臺數和工作時間 空氣能熱泵熱水器選用KFXRS-19機組。在名義工況下，該機組制熱量為18.5kW。若在名義工況下工作時間為14小時(機組每天的工作時間一般不應大于18h)，則所需機組的數量為： N=Q/(TW) =738/(1418.5) =2.85臺，取N=3臺。 式中：N機組數量(臺); Q熱負荷量(kW) T名義工況下設定的機組運行時間(h); W名義工況下機組制熱量(kW) 結論：在名義工況下，采用3臺KFXRS-19型機組，可以滿足客房每天的熱水需求。 D)冬季校核 熱水工程在秋冬季節使用較多，并且此季節的白天與夜間室外溫差較大，結合空氣源熱泵制熱運行的熱效率受環境溫度影響的特點，建議機組在冬季的實際工作時間設定在早6：00晚10：00的時間段，此時間段當地的最低室外平均溫度約為0，此時自來水平均溫度約2。KFXRS-19機組在環境溫度2時的制熱量為12kW。則3臺KFXRS-19熱泵機組每天完成加熱15.0T的55熱水時間為： Qd=Vc(tr-tl)/860 =150001(55-2)/860 924kW Td=Qd/(NWd) =924/(312) =25.7h18h 故需要增加兩臺KFXRS-19主機臺主機每天加熱時間為： Td=Q/(NWd) =924/(512) =15.4h18h 式中：Qd冬季機組日制熱量(kJ),Wd冬季機組單機小時制熱量(kW) N機組數量(臺)，Td冬季時機組日運行需要時間(h) 故：設計合理，采用5臺KFXRS-19機組可以滿足秋冬季時的制熱需求。 二、太陽能選型 根據熱水用水量15t，考慮太陽能的初期投資較大，所以，太陽能采取10t熱水的方案去選型。 根據國家氣象中心提供的2010年全國各地日均及年總輻射數據(中國氣象輻射資料年冊2010年，單位MJ/)和春分秋分所在月水平面上日平均太陽輻射量，查表得，平均太陽輻射量是16.61MJ/。 依據上海地區的緯度是：北緯312。推薦集熱器傾角選取31，用支架安裝在樓頂。 集熱面積的計算： 式中： 直接系統集熱器采光面積，; 日均用水量，kg; 儲水箱內水的終止溫度(用水溫度); 水的定壓比熱容，kJ/(); 水的初始溫度; 當地秋分所在月集熱器受熱面上晴好天氣的日總輻照量，kJ/; 太陽能保證率; 集熱器全日集熱效率，取值為0.50; 管路及儲水箱熱損失率，此處取0.1。 對于本系統：每組集熱面積5.38，每組按單根真空管2.1m，30根計算。 其他已知： =55，=4.18kJ/()，=12.7，=16.61kJ/1.3(修正系數)，=1，=0.50，=