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1、空气源热泵热水系统设计分析摘要：以传统能源为主要燃料制取生活热水的技术方式对环境造成不少污染， 而且传统能源的一般不可再生性，促使越来越多的人们开始关注新型能源。空气 源热泵机组也称为风冷热泵机组，其节约能源和安全性使该其在民用建筑生活热 水制取系统领域得到了广泛利用。本文介绍空气源热泵热水系统的设计要点，分 析了技术难点，并介绍了某后勤职工宿舍生活热水工程案例。关键词：空气源热泵；职工宿舍；热水系统设计 引言：空气源热泵技术成为近年来在建筑工程领域备受关注的新能源技术。 由于在制热在节能降耗及环保方面的良好表现，空气源热泵热水供应系统在学校、 办公、公寓以及酒店工程项目中得到广发应用，全国很
2、多城市都将空气源热泵热 水技术作为建筑工程项目生活热水节能方面的要求。本文对空气源热泵热水系统 设计过程进行详细介绍，分析其要点及难点并提供笔者设计的某职校后勤职工宿 舍空气源热泵热水系统工程案例，为广大给水排水工程设计人员提供参考资料和 工程实践经验。一、空气源热泵技术空气源热泵是一种热泵技术，有着使用成本低、易操作、采暖效果好、安全 干净等多重优势。空气源热泵是由电动机驱动的，利用蒸汽压缩制冷循环工作原 理，以环境空气为冷（热）源制取冷（热）风或者冷（热）水的设备。空气源热 泵利用空气中的热量作为低温热源，经过传统空调器中的冷凝器或蒸发器进行热 交换，然后通过循环系统，提取或释放热能，利用
3、机组循环系统将能量转移到建 筑物内，满足用户对生活热水、地暖或空调等需求。二、空气源热泵热水系统 组成2.1 空气源热泵热水系统热源 空气源热泵热水器是一种高效集热并转移能量的装置，根据逆卡诺循环的原 理，采用电能驱动，通过传热工质，能够不断地从空气中获取免费的低品位热能， 并使之转换为高品位的热能，用于制取热水，达到系统所设定的热水温度，供给 用户使用。2.2 空气源热泵热水系统（1）加热内循环水系统，内含一套加热内循环水泵以及相关调节阀门，与机 组联动，将水初始温度循环加热到所设定的温度；（2）热水恒温系统，内含一套恒温循环水泵以及热水放水水泵以及相关调节 阀门，当热水箱里面的热水长时间不
4、用或系统回水导致箱内水温降低时，两套泵 同时开启以保持系统循环水位；（3）热水增压-回水系统，内含一套系统增压水泵、电接点压力表、电磁阀 以及相关调节阀门，以保证整个系统热水正常供应。（4）补水系统，内含一个补水电磁阀以及相关调节阀门，以保证系统的补水 需求量与补水时间。加热内循环水系统则采用同程式管路设计，有效保证了内循 环水系统的阻力平衡。三、空气源热泵热水系统自动运行控制3.1 系统开始阶段 补水电磁阀打开，当加热水箱的水位达到下限水位时，机组启动给水箱内冷 水循环加热，当水温加热到55C，机组停机，补水直到上限水位，补水电磁阀关 闭；3.2 系统放水阶段当加热水箱内水温达到55C、水位
5、达到上限水位时，系统放水水泵启动，将 加热水箱内热水放到蓄热箱里，直至加热水箱内的水位降至下限水位后；3.3 蓄热水箱恒温阶段当蓄水箱的水温降到45C时，恒温循环水泵和放水水泵同时启动，直至水箱 内水温升至55C时，机组停止运行。3.4 系统供水恒温阶段当供水系统的存水水温降到40C时，外循环泵启动，水管中的水进入蓄热水 箱混合，如果混合后水温低于水箱设定温度，则加热泵启动，机组启动加热直到 水温达到设定的水温55C。3.5 系统增压供水阶段当供水系统出水端的电接点压力表感应到最不利点压力低于设定值时，增压 水泵启动，直至最不利点压力达到设定值，增压水泵停止运行。四、工程案例 .本项目后勤楼位
6、于湖南省常德市某职业技术学院，职工宿舍位于第三层，总 住宿职工人数约 30 人。2. 生活热水系统（1）生活热水系统供应对象为第三层职工宿舍淋浴间，采用24小时供热， 机械循环。热水系统设计小时耗热量约为40kw，设计小时热水量约0.6m3/ho本 工程生活热水采用空气源热泵+电辅助加热供给，空气源热泵放置于首层室外西 北角。（2）生活热水系统运行原理及控制方式该热水系统采用承压水箱，充分利用校区加压生活冷水水压，冷水由水箱底 部进入，水箱水经空气源热泵机组加热后返回至承压水箱顶部进入，热水供水管 在水箱顶部出水供至职工宿舍，热回水由水箱底部进入，运行原理图如下。设备 控制方式：A. 空气源热
7、泵+热泵循环泵-若承压储热水箱T160时停止。B. 热水循环回水泵-受回水管网末端温度控制，当T255C 时止。C. 电加热器-在严寒季节，热泵制热量不足时，若承压储热水箱T160C 时停止。3. 系统设计特点（1）热泵等设备平面布置问题根据城镇给水排水技术规范GB50788-2012 3.6.6条“给水加压、循环冷却 等设备不得设置在居住用房的上层”，本系统空气源热泵机组布置在室外，不 设于屋面，有效避免设备震动及噪音问题。如屋面位置允许，可考虑将设备布置 在屋面对应下方为走廊或公共活动空间区域的范围。另考虑避震和消声需要，设 备均需选用低噪声，降低噪声源；动力设备与水管的连接均设置软接头或
8、橡胶避 震喉；动力设备与地面（或基础）接触处均采用减震器进行隔振。（2）水箱选型问题本系统采用承压水箱，利用了校区加压给水压力，简化供水管网，解决了开 式水箱需设供水泵问题，降低运行成本。但承压水箱相对造价较高，选取水箱过 大将会造成投资浪费；选取水箱过小则会造成全天供水量不足，不能满足用户要 求。水箱合理选型应该根据机组在额定工况、生活热水耗热量、实际用水工况与 用水量等综合因素来确定的。本系统根据实际情况，一般职工宿舍热水用水量较 集中在 18：0022：00 这 4 个小时内，在空气源热泵同时运行情况下，考虑此段 集中时间的贮水贮热量作为水箱容积选定，将大大提高整个系统的性价比以及合 理性。结束语：空气源热泵热水机组是一种新型的高效、环保、安全的节能产品， 已广泛应用于民用建筑生活热水系统，虽然该技术产品在不断改进，但结合整个 热水系统仍存在不少需细化及优化的地方，广大给排水工程师需在工程实践中不 断总结和优化，才能发挥该技术的高效节能优点。参考文献：1李阳.空气源热泵热水器除霜技术现状分析J.民营科技，2011,(01)
