采用空氣源熱泵的學(xué)校集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)|資料

摘要：以廈門(mén)某中學(xué)學(xué)生宿舍樓為例，對(duì)采用空氣源熱泵為熱源的集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，分析了利用空氣源熱泵制備熱水的優(yōu)點(diǎn)。比較了空氣源熱泵、燃油熱水鍋爐、燃?xì)鉄崴仩t、電熱水鍋爐及太陽(yáng)能熱水器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，利用空氣源熱泵制備熱水的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。
關(guān)鍵詞：空氣源熱泵；集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)；學(xué)校
Centralized Hot Water Supply System Using Air Source Heat
Pump in Schools
YANG Xiu-mei
(Xiamen Eastern District Construction Supervision Co．，Ltd．，Xiamen 361009，China)
Abstract：Taking the student dormitory buildings of a middle school in Xiamen for example，the design of centralized hot water supply system using air source heat pump as heat source is studied，and the advantages of using air source heat pump to prepare hot water are analyzed．The technical economy of air source heat pump，oil-fired hot water boiler，gas-fired hot water boiler，electric hot water boiler and solar water heater is compared，and the technical economy of using air source heat pump to prepare hot water is optimal．
Key words：air source heat pump；centralized hot water supply system；school
廈門(mén)某中學(xué)高中部新建4棟5～6層的學(xué)生宿舍樓、共約450間宿舍、可容納學(xué)生2700人、采用集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，考慮到該校學(xué)生全部為寄宿制且用水時(shí)間較集中，采用定時(shí)供水方式，每天定時(shí)供水1h。廈門(mén)冬季最低氣溫為2℃，且最低氣溫出現(xiàn)在學(xué)校寒假期間。本文對(duì)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。
1 集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
①設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)
設(shè)計(jì)中依據(jù)的規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)為：GB 50015—2003《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》、GBJ 16—87《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、GB 50316—2000《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 50050—95《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 3096—82《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)》。
②熱源的確定
目前，以空氣源熱泵為熱源的集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)得到了 應(yīng)用，具有以下優(yōu)點(diǎn)：a． 。利用空氣源熱泵制備熱水，避免了電熱水器、燃?xì)鉄崴魇褂弥写嬖诘囊子|電、易燃、易爆、易中毒等安全問(wèn)題，是較為 的加熱設(shè)備。b．高效省電?？諝庠礋岜玫闹茻嵝阅芟禂?shù)可達(dá)4.0[1]，其用電量?jī)H是傳統(tǒng)的電熱水器的1/4，可節(jié)省大量電能。c．使用壽命長(zhǎng)?？諝庠礋岜玫氖褂脡勖L(zhǎng)達(dá)10a以上，且維護(hù)費(fèi)用低。d．可全天候使用。空氣源熱泵可全天使用，彌補(bǔ)了一般太陽(yáng)能熱水器受天氣影響，不能保證隨時(shí)供應(yīng)熱水的缺陷。因此，該工程采用空氣源熱泵制備熱水。
③空氣源熱泵及蓄熱水箱的選型
每棟宿舍樓單獨(dú)設(shè)置集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)?？諝庠礋岜眉靶顭崴浒惭b于宿舍樓頂，熱水管道連接至已安裝好的進(jìn)水接駁口?？諝庠礋岜瞄g接加熱蓄熱水箱中冷水至55℃，根據(jù)設(shè)定水溫自動(dòng)控制運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)蓄熱水箱水溫下降5℃時(shí)空氣源熱泵自動(dòng)啟動(dòng)，確保蓄熱水箱水溫處于設(shè)定狀態(tài)。
對(duì)某棟宿舍樓的空氣源熱泵進(jìn)行設(shè)備選型，空氣源熱泵設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算式為[2]：

式中Φ——空氣源熱泵設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，kW
qv——單臺(tái)淋浴器的設(shè)計(jì)體積流量，m3/h，取0.21m3/h
Th——熱水溫度，K，取328K
Tc——自來(lái)水溫度，K，取288K
ρ——水的密度，kg/m3
cp——水的比定壓熱容，kJ/(kg·K)
n——同類(lèi)型淋浴器數(shù)量，按112臺(tái)計(jì)算
b——淋浴器的同時(shí)使用率，取1
t——空氣源熱泵加熱時(shí)間，h
空氣源熱泵的工作時(shí)間一般設(shè)定在白天能效比較大的時(shí)段，設(shè)定工作時(shí)間為10h。由式(1)計(jì)算可得，空氣源熱泵的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷Φ=109.42kW。每棟宿舍樓的設(shè)計(jì)熱水體積流量為23.52m3/h，每天定時(shí)供水1h，確定蓄熱水箱的容積為23.52m3。
考慮空氣源熱泵外形尺寸及價(jià)格，每棟宿舍樓選用制熱能力為70kw、額定熱水體積流量為1.5m3/h的空氣源熱泵2臺(tái)，配置2臺(tái)容積為12m3的蓄熱水箱。
④集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的布置
集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的布置見(jiàn)圖1。

Fig．1 Centralized hot water supply system
⑤系統(tǒng)調(diào)試
設(shè)備及管道安裝完畢并經(jīng)試壓、沖洗后，即可進(jìn)入調(diào)試階段。首先，按比例調(diào)整熱水供應(yīng)系統(tǒng)的水量分配，并記錄平衡閥的相對(duì)開(kāi)度。水量調(diào)整好后，鎖定所有平衡閥，并在調(diào)節(jié)手柄上用油漆做好標(biāo)志。然后，按設(shè)計(jì)工況進(jìn)行試運(yùn)行，測(cè)定并調(diào)整蓄熱水箱中熱水溫度，使之符合設(shè)計(jì)要求。保持集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行不少于16h，并對(duì)其進(jìn)行全面檢查、調(diào)整并考核各項(xiàng)指標(biāo)，以全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求為合格。
2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析
在相同條件下，分別利用空氣源熱泵、燃油熱水鍋爐、燃?xì)鉄崴仩t及電熱水鍋爐，將1m3溫度為0℃的水加熱至35℃消耗的電量或燃料及費(fèi)用見(jiàn)表1。電價(jià)為0.55元/(kW·h)，柴油價(jià)格為3.90元/kg，液化石油氣價(jià)格為10元/m3。柴油低熱值為42.7MJ/kg，液化石油氣低熱值為100.5MJ/m3。
表1 不同熱源制備熱水消耗的電量或燃料及費(fèi)用
Tab．1 Power or fuel consumed by different heat sources for preparing hot water and cost
熱源 空氣源熱泵 燃油熱水鍋爐 燃?xì)鉄崴仩t 電熱水鍋爐
熱效率 3.50 O.80 0.80 0.95
消耗的電量或燃料 11.63kW·h 4.29kg 1.82m3 42.84kW·h
費(fèi)用/元 6.40 16.73 18.20 23.56

利用空氣源熱泵制備熱水的費(fèi)用最低，而且不存在漏油、漏氣進(jìn)而發(fā)生火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)。與太陽(yáng)能熱水器相比，雖然兩種集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的造價(jià)相差不大，但太陽(yáng)能熱水器的出水溫度受天氣影響較大，每年有部分時(shí)間要利用輔助熱源加熱。因此，利用空氣源熱泵制備熱水的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。
3 結(jié)語(yǔ)
該熱水供應(yīng)系統(tǒng)已全面投入使用，運(yùn)行情況良好，實(shí)踐證明采用空氣源熱泵制備熱水為學(xué)校帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1]張享國(guó)．氣源熱泵在建筑熱水供應(yīng)中的應(yīng)用[J]．給水排水，2006，(1)：82—84．
[2]GB 50015—2003，建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．