空气源热泵热水系统技术与应用
空气源热泵在五星级酒店热水系统中的应用及辅助措施
空气源热泵在五星级酒店热水系统中的应用及辅助措施摘要：能源是人类生活中不可或缺的物质，与人的发展密切相关，当今社会的农业，工业，物流和生活设施的开发建设与能源密不可分。
当前，我国能源利用量一直处于持续增长状态，其中，煤炭使用量是最多的，持续占据着主导位置，虽然近两年煤炭利用量所占能源消费总量的比例有所减少，但依然保持在60%左右，而传统化石能源所占比重甚至达到了90%。
由于这种以煤为主的能源消费结构，中国面临着严重的烟雾问题，碳排放量不断增加，对环境产生巨大的负面影响。
本文主要分析空气源热泵在五星级酒店热水系统中的应用及辅助措施。
关键词：空气源热泵；集中热水供应系统；五星级酒店；辅助措施引言为了满足国家相关规范及特定项目对热水系统供水温度的要求，需采用相应辅助解决措施。
当项目本身对热水系统供水温度无特定要求时，可采用设置灭菌消毒设施的技术措施，供水温度可按规范相应降低5℃；当项目对热水系统供水温度提出明确要求时（如国际品牌酒店有相关参数要求），可采用设置电辅助加热器的措施，对空气源热泵制备的热水进行二次定温加热，确保既满足项目要求，又最大限度利用空气源热泵，达到节能目的。
1、空气源-水环热泵国内外现状20世纪30年代以来，国外对热水器的研究首次投入热水泵的使用。
此后，美国、前苏联、澳大利亚和欧洲对热泵了解很多。
理论研究主要包括热泵的热原理、热泵的结构和系统的设计原理。
在实践中，重点是大型建筑物或建筑物的加热、加热、冷却、室外或室外露天池、热增量和建筑物利用率等应用。
泵在美国、日本和西欧等国家广泛使用，但其发展模式存在很大差异。
美国首先开发了一种基于机组的空调加热泵，重点生产低热源空调加热冷却设备，其次开发了主要用于商业建筑的热水泵和水泵系统。
由于资源较少，能源依赖度较高，日本主要面向小型气动泵。
西欧自50年代初以来开展了大量的热泵研究，主要侧重于大型热泵的开发，广泛应用于集中供热或区域供热。
与发达国家相比，国家热泵的应用和发展较为滞后。
空气源热泵供暖方案
空气源热泵供暖方案1. 引言空气源热泵供暖是一种依靠空气作为热量来源的供暖方式。
相比传统的供暖方式，如燃气锅炉、电加热等，空气源热泵供暖具有环保、高效、节能等优点，越来越受到人们的关注和使用。
本文将介绍空气源热泵供暖的工作原理、优势以及在不同环境下的应用方案。
2. 工作原理空气源热泵供暖利用空气中的热能进行供暖。
它通过以下几个步骤来实现供暖：•采暖周期：空气中的低温热量通过空气源热泵的蒸发器吸收，并使制冷剂蒸发。
蒸发后的制冷剂通过压缩机增压，温度升高。
然后，热量将通过换热器传递到供暖系统中。
•换热器：空气源热泵系统中的换热器起着重要的作用。
换热器可以将热量从制冷剂传递到供暖系统中的水或空气。
换热器通过高效的传热技术，将热量从制冷剂传导到供暖系统中。
•供暖系统：供暖系统可以使用水或空气来传递热量到建筑物中。
水系统中，热水被循环到房间中的散热设备中，如暖气片或地暖系统。
空气系统中，热空气被通过通风管道输送到房间中。
•反循环阀：为了克服低温环境下空气源热泵的效率下降问题，系统中通常安装有反循环阀。
反循环阀可以改变制冷剂流动的方向，使之逆向流动，从而提高系统的工作效率。
3. 优势空气源热泵供暖相比传统的供暖方式具有一些明显的优势：•环保：空气源热泵供暖不需要燃烧燃料，减少了对空气和环境的污染。
同时，它也减少了温室气体的排放，对于应对全球变暖问题具有积极的意义。
•高效节能：空气源热泵供暖利用空气中的热能进行供暖，不需要消耗大量的电力或燃料。
相比传统的供暖方式，它具有更高的能效比，能够节约能源和成本。
•安装便捷：空气源热泵供暖系统的安装相对简单，不需要特殊的燃烧工程或烟囱，可以灵活地安装在各种建筑类型中。
•供暖与制冷一体化：空气源热泵供暖系统可以实现供暖与制冷的一体化，可以在冬季供暖，在夏季制冷，提供全年舒适的室内环境。
4. 应用方案空气源热泵供暖可以适用于各种不同的应用场景，包括居民住宅、商业建筑、学校、医院等。
关于空气源热泵在热水供应系统工程应用上的探讨
３１工 作 原 理 ． 热 泵 与 空 调 制 冷工 况 相 反 。空 气 源 热 泵 利用 专 用 制 冷 剂 作 为 工 质 ，利 用 逆 卡 诺 循 环 ， 用 较 少 的 电 能 驱 动 ， 采 低 温 、 压 的液 态 工 质 大 量 吸收一 ０ 高 ４ ℃以上 空 气 中 的热能 ， 转 化为气态 ， 通 过 压缩机 压缩成 为高温、 压的液 态， 再 高 进 入 冷凝 器放 热 ， 水 加 热 。 把 因此 只要 环 境 温 度 高 于 一 ０ ４ ℃，环 境 大 气 就 能 成 为 空 气 源 热 泵 的 热 源 。机 组 全 年 的平 均能 效 比高 达 ４ ０ ０ ％。
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２ １ 阳能 ．太 太 阳 能 取 之 不 尽 ， 之 不 竭 ， 无 污 染 又 廉 价 ， 类 用 且 人 图 １ 空气 源 热 泵 工作原 理 图 ３２热 效率 ． 空气 源 热 泵 通 过 压 缩 机 做 功 ， 移环 境 中大 气 的 热 量 转 量 达 每 年 ｌ ０ ｏ Ｌ 标 准 煤 。 阳能 资 源 开 发 利 用 的 潜 力 ７０ ４吨 太 把 水 加 热 。能 量 转 化 示 意 图如 下 图２ ： 非 常广 阔 。
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２ １年２ ０１ 月
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第５ 期
总５３ １ 期
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关 于 空 气 源 热 泵 在 热 水 供 应 系 统 工 程 应 用 上 的 探 讨
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空气源热泵在五星级酒店热水系统中的应用及辅助措施
空气源热泵在五星级酒店热水系统中的应用及辅助措施吴燕国,霍韶波,李淼（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州510010）【摘要】为解决空气源热泵出水温度不高、无法满足实际工程中五星级酒店对热水供应温度要求(60~65℃)的矛盾,本文以深圳市前海某品牌五星级酒店项目热水系统为例,对空气源热泵热水系统相应技术辅助措施进行研究,提出设置热水灭菌消毒、电辅助加热等解决措施,以期为相关工程热水系统设计提供参考。
【关键词】空气源热泵;集中热水供应系统;五星级酒店;辅助措施【中图分类号】TU822.1【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2021）03-0102-031项目概况本工程位于深圳市前海深港现代服务业合作区，用地性质为综合发展用地。
酒店总建筑面积79044.53m2，其中地上建筑面积46883.41m2，地下建筑面积32161.12m2。
建筑总高99.70m，地上23层，地下4层。
1~7层为裙房，7层夹层为设备管线转换层，8~23层为客房，设计为拥有316个钥匙间的五星级商务酒店。
裙房配套设置中餐厅、全日制餐厅、特色餐厅、宴会厅、会议室、游泳池、健身房等功能用房。
地下室主要功能为后勤用房、设备机房、车库等。
2热水系统设计本工程设置集中热水供应系统。
为确保冷、热水系统压力平衡，各分区冷、热水均采用同源供水，供水方式为低位生活水箱+变频水泵组（配置气压罐）联合加压供水。
冷、热水分区完全相同，地下室及裙房共分为两个区，塔楼客房分为三个区。
各分区冷、热水采用同一组变频水泵供水，热水由闭式承压热水罐+板式换热器制备，间接加热方式。
根据深圳市相关要求[1]，2017年起宾馆酒店行业全面推广使用空气能热水器等高效能源利用设施，不得使用锅炉供应热水。
本工程集中热水系统主热源采用空气源热泵、太阳能集热板，辅助热源为电加热器。
生活热水用水量计算见表1。
根据规范[2]本工程设计小时耗热量按式（1）计算：Q h=K h×m×q r×C×（t r-t l）×ρr/T（1）式中：Q h-设计小时耗热量，kJ/h；m-用水计算单位数，人数或床位数；q r-热水用水定额，L/人·d；C-水的比热，C=4.187（kJ/ kg·℃）；t r-热水温度，t r=60℃；t l-冷水温度，t l=15℃；ρr-热水密度，kg/L；T-每日使用时间，h；K h-小时变化系数。
太阳能—空气源热泵热水系统设计应用分析
太阳能—空气源热泵热水系统设计应用分析随着经济发展和科技的进步，能源和环境是当今世界突出的两大社会问题，这促使人们更多地意识到能源对人类的重要性，而愈来愈重视太阳能利用和节能热泵技术。
太阳-空气源热泵热水系统结合了太阳能的清洁性、可再生性和空气源热泵的节能性，是一种节能、无污染的高效能源利用系统。
一、太阳能-空气源热泵热水系统的工作原理及特点1、太阳能-空气源热泵热水系统简介太阳能+空气源热泵热水系统，针对晴天情况下能满足正常热水供应而配置真空管太阳能集热器数量（阴雨天或日照不足的情况下通过空气源热泵进行辅助加热）。
为保证系统在冬季最不利的情况下仍能满足热水的正常供应，系统配备空气源热泵进行辅助加热，克服电加热能耗存在的缺陷。
2、工作原理太阳能-空气源热泵热水系统的运行主要有以下四种工况：（1）太阳能集热系统直接加热生活热水。
在日照充足的白天，系统按此工况工作，此时太阳能热水循环泵的工作由系统控制器根据太阳能集热器和太阳能储热罐水温进行控制。
（2）空气源热泵辅助太阳能集热系统加热生活热水。
当阴雨天或光照不足，太阳能集热系统不足以使生活热水箱温度达到设计水温时，水箱感温元件检测水温启动空气源热泵热水机组加热，当水箱水温达到设定值时，空气源热泵热水机组自动关闭。
（3）太阳能和热泵机组同时加热生活热水。
在万方数据日照良好情况下，如果热水系统的耗热量大于太阳能集热系统的有效供热量或太阳能集热器的数量较少，不能满足热水系统的用热需求，则太阳能和热泵机组同时工作向热水系统供热。
系统采用自动温差控制循环加热，根据太阳能热水系统的运行情况、环境状况，结合空气源热泵的性能特点来自动切换热泵机组的运行，最大限度少开机或不开机，从而确保热水在不低于55℃供应下限的前提下，为太阳能的充分利用提供保障，同时也为机组的节能利用和安全运行提供可靠的保证。
（4）空气源热泵机组直接加热生活热水。
在连续的雨雪天气，热水系统所需热量完全由空气源热泵机组提供。
空气源热泵应用简介
空气源热泵是一种高效、环保的能源利用设备，其原理是利用逆卡诺循环，从周围环境中吸收热量，通过电力驱动，将热量转移到需要加热的区域。
由于其高效、节能、环保等特点，空气源热泵在许多领域都有广泛的应用。
在住宅和商业建筑中，空气源热泵可以作为供暖和制冷的系统。
在冬季，它可以提供温暖的空气和热水，使室内温度舒适宜人；在夏季，它可以提供冷气和冷水，为室内降温，带来凉爽的舒适感。
与传统的电暖器、燃气锅炉等设备相比，空气源热泵的能效比更高，可以大大降低能源消耗和碳排放。
此外，空气源热泵还可以应用于农业领域，例如温室供暖、养殖业用温、无土栽培、热水加热等。
在工业领域，空气源热泵可以用于工厂供暖、工艺加热等。
在医疗和养老领域，空气源热泵可以提供热水用于医疗护理和养老院的日常生活服务。
然而，空气源热泵也存在一些局限性。
例如，在冬季气温较低的地区，由于室外温度过低，热泵的能效比会降低，导致供暖效果不佳。
此外，对于大型建筑或工业项目，空气源热泵可能需要更大的占地面积和更高的初始投资成本。
尽管存在这些局限性，但随着技术的不断进步和能效标准的不断提高，空气源热泵的应用前景仍然十分广阔。
它是一种可持续、环保的能源利用方式，有助于减少对化石燃料的依赖，降低碳排放，为建设绿色、低碳的未来做出贡献。
空气能热泵热水系统
空气能热泵热水系统摘要：随着国民经济的飞速发展和城市化进程的加快，能源的消耗也在逐年提高。
节能减排倡导可持续发展的政策不断出台。
空气源热泵技术也越来越多的受到各方面的重视和青睐。
关键词：空气源热泵；热水系统；循环式空气源热泵热水系统是空气源热泵在制备热水上的具体应用。
空气源热泵属于热泵的一种形式。
热泵是一种利用高位能（例如电能）使热量从低温环境向高温环境转移的节能装置。
热泵热水系统由蒸发器（吸收环境空气中热量的换热器）、压缩机、冷凝器（制取热水的换热器）储热水箱、膨胀阀及相关的副件和管路组成。
热泵通过工作介质在蒸发器和冷凝器中的相变伴随着的吸热和放热的过程实现能量的转移，从而制备热水。
热泵根据蒸发器吸收热源的性质分为空气源热泵、水源热泵、地源热泵、双源热泵等。
空气源热泵热水系统的热源来自大气。
太阳在向地球辐射时，其中20%到30%的热量留存在空气中，因此空气中储存了巨大的热量。
这种热量具有的优点就是几乎是取之不尽，用之不竭。
而且处处都有，开采方便。
缺点也比较明显，就是大气获得的太阳辐射热量是不均匀的，跟季节和地域有很大关系。
因此有些地区适合使用空气源热泵热水系统，有些地区不太适合或不适合。
说到适用性就要说到空气源热泵的制热能效比（COP）了。
空气源热泵是利用电能驱动将空气中的热量转移，转移产生的热量和转移过程中所消耗的电能之间的比值就是空气源热泵的制热能效比（COP）。
下图是一张空气源热泵热水系统的COP变化曲线图。
从图中我们可以看到空气源热泵热水系统的制热能效比（COP）是跟环境温度、进水的水温相关联的。
首先环境温度。
环境温度越高，空气源热泵热水系统的制热能效比就越高（COP）。
因此从季节上来说，夏季的能效比最高，春秋次之，冬季能效比最差。
从地域上来讲，显然南方的制热能效比要高于北方地区。
我国疆域辽阔，其气候涵盖了寒、温、热带。
根据各地区的气象资料，以下地区的气候特点非常适合应用空气源热泵：（1）温和地区：云南大部、贵州、四川西南部、西藏南部一小部分地区；（2）夏热冬暖地区：海南、台湾全境；福建南部；广东、广西大部以及云南西南部和元江河谷地区；（3）夏热冬冷地区：上海、浙江、江西、湖北、湖南全境；江苏、安徽、四川大部；陕西、河南南部；贵州东部；福建、广东、广西北部和甘肃南部的部分地区。
空气源热泵技术及研究进展与使用PPT课件
一、热泵技术介绍
热泵原理： 在自然界中，水总由高处流向低处，热量也总是从高温传向
低温。但人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现 水的由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温传递到 高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是 从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度 较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺 循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。 一台压缩式热泵装置，主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨 胀阀四部分组成，通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的 热量） →压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循 环过程，从而将环境里的热量转移到水中或空气中（如图所 示）。
我国的热泵工业相对于世界上工业发达国家的热泵的发展应 用来说有一段滞后期。早在50年代初，天津大学的一些学者 已开始从事热泵的研究。70年代后期，由于能源危机所推动 的世界性热泵发展也影响了我国学术界。中国制冷学会、中 国建筑科学研究院空调研究所、广州能源研究所等经常组织 有关热泵及低势能利用方面的学术会议。我国热泵的发展从 工业上应用开始，然后才用于空调并逐步进入家庭，这也与 日本及其他国家的热泵发展过程相似。
7、造价较高。作为空调系统的冷热源方面的设备投资，空 气源热泵冷热水机组造价较高，比水冷式机组加锅炉的方案 的系统综合造价贵20—30%，如只算冷热源设备，热泵的价 格约为水冷机+锅炉的1.5-1.7倍。 8、空气源热泵冷热水机组常年暴露在室外，运行条件比水 冷式冷水机组差，其寿命也相应要比水冷式冷水机组短。 9、热泵机组的噪音较大，对环境及相邻房间有一定影响。 热泵通常直接置于裙楼或顶层屋面，隔振隔音的效果，直接 影响到贴邻房间及周围一些房间的使用。合理的位置设置与 隔振隔音措施的到位，热泵噪音的影响可以基本消除。 10、空气源热泵的性能随室外气候变化明显。室外空气温度 高于40-45℃或低于-10～-15℃时,热泵机组不能正常工作。
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空气源热泵热水系统的技术与应用
摘要: 空气源热泵热水系统是太阳能热水系统中比较实用的一种。
以下通过对该热泵系统原理的介绍, 并与太阳能集热系统、电热水系统的技术经济指标进行分析和比较, 结果表明: 在我国南方大部分地区建筑内完全采用空气源热泵热水系统可满足生活热水的使用要求。
关键词: 新能源；空气源热泵；热水系统；运营成本；分析比较
1节能减排重要意义
随着我国经济建设的高速发展, 能源的需求量越来越大, 因此资源的消耗和环境的污染也日趋严重。
为此能源供应将向多元化、环保型方向发展。
目前正努力向风能、核能、潮汐能、太阳能的利用方面发展。
根据国家有关文件的精神, 民用建筑工程在设计阶段就必须严格考虑建筑节能的问题。
在建筑热水系统设计方面, 各地加强推广使用太阳能热水系统的规定, 要求新建12层及以下住宅和新建、改建和扩建的宾馆、酒店、商住楼等有热水需求的公共建筑, 应统一设计和安装太阳能热水系统。
目前, 我国许多民用公共建筑内生活热水通常采用电加热器或电锅炉、燃煤或燃油(气)锅炉、市政热力等作为热源制取热水。
这极大地消耗了城市能源, 随着不可再生能源价格的提高, 热水系统的运营成本也日益增加。
因此推广太阳能热水系统对于减少建筑能耗、提高环境质量, 促进节能减排具有
重要意义。
2空气源热泵系统主要原理
众所周知, 太阳能热水系统的优越性已越来越明显, 并成为新能源发展的潮流, 而作为太阳能热水系统的一种, 空气源热泵是继电热水器和太阳能热水器之后的新一代热水装置使用系统。
空气源热泵机组是一种既可吸收空气中的热量和太阳能, 又可结合电热水器和太阳能热水器各自优点的安全节能环保型设备机组, 各系统具体的性能比较见表1。
空气源热泵机组运用逆卡诺循环原理, 通过压缩机做功, 使介质产生物理相变(气态→液态→气态), 利用这一往复循环相变过程不断吸热和放热,使冷水逐步升温, 制取的热水通过水循环系统送至用户。
然而, 空气源机组本身也有一定的局限性。
其主要缺点是供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低, 它的使用受到环境温度的限制, 一般适用于最冷月平均气温- 10 e 以上的地区。
此外, 热泵机组需要一定的安装空间, 主要在中小型规模的公共建筑中适合应用空气源热泵热水系统。
3空气源热泵系统实际应用的经济比较
在实际工程的系统设计上, 一般热泵机组放置在日照较好的建筑屋面上。
由于一般建筑屋面上需要预留设备机房及水暖专业管道交汇密集, 很大程度上制约了热泵制热机组的规模, 此外, 系统设计需结合具体的地域条件, 还应考虑是否需要设置辅助加热系统。
理论上认为, 在最冷月平均气温< 10 e且\ 0 e 的地区采用空
气源热泵供应热水时应设辅助热源。
国家标准图集5热泵热水系统选用与安装( 06ss127) 6已有多种组合方式供设计选择。
在我国华东华南的大部分地区冬季气候条件可满足热泵系统运行参数的要求, 可考虑不设置辅助加热系统, 从而减少了系统设计的复杂性, 同时可节约初次建设投资及常年运营和维护费用。
空气源热泵制热过程本质上是对空气中蕴藏的太阳热能的提升利用, 根据热泵的工作特性, 在整个热水系统的运行过程中, 热泵机组所供应的热量, 只有一小部分来自电能。
因此, 在常年气温和日照较为良好的地区完全利用太阳能换热成为系统设计时的最佳方案。
4应用实例
某单位新建1幢12层办公楼, 其中办公人员为800人, 公共卫生间56个, 单独卫生间17个。
日用水量约为12. 5m2, 最大小时用水约为1. 6 m3, 设计出水温度55℃。
电热水器、燃气热水器以及热泵热水器均可作为办公楼生活热水的供应设备。
为建设资源节约的长效机制, 促进热水供应的多能互补利用, 计划在该楼中采用空气源热泵系统进行热水集中供应。
然而因当地冬季夜晚室外气温较低, 最低温度可达- 9℃, 在这一工况下, 空气源热泵机组效率急速下降, 因此还需要引入辅助热源。
考虑到该地太阳能资源较为丰富, 年辐射量在4 200～5 400m j/m2, 可将其与空气源热泵充分结合起来, 即在空气源热泵机组的蒸发器外增加一套辅助蒸发器, 平时可只利用空气源热泵供应生活热水；当冬季夜晚室外气
温较低时,将白天经过太阳能蓄热的低温热水作为辅助蒸发器中传热介质的热源, 用于在晚上制取生活热水, 从而改善空气源热泵
在低温下的运行环境, 提高其可靠性和稳定性。
下面就从节能性和经济性两个角度对燃气热水器、电热水器和空气源热泵组合热水供应系统进行比较, 以论证热泵供水系统的优势。
目前该营区所在城市电价为0. 7元/ ( kw h) , 燃气价为2. 5元/m3；电和燃气的单位标准热值分别为3. 6m j/ ( kw h)和35. 27m j/m3；电热水器和燃气热水器单价按市场中档价计为2 200
元和1 800元, 热效率按国家标准分别为90% 和80%, 办公楼燃气热水器的管道铺设费用计为25 000元；在采用电热水器或燃气热水器的情况下, 考虑每个卫生间安装一个。
根据所选热泵厂家提供的热电性能系数,空气源热泵组合热水供应系统全年平均热电性能系数为3. 4。
办公大楼日耗热量可按下式计算:
从表中可以看到, 尽管空气源热泵组合热水系统的初始投资比
燃气热水器和电热水器都要高, 但年能源需求量和运行费用比两
者均低, 5年运行总费用也最低。
相对于电热水器, 空气源热泵组合热水系统每年可节电192 423. 47 kw h, 节省费用138160. 1元；相对于燃气热水器,空气源热泵组合热水系统每年可节省费用30 098. 2元, 同时避免了使用燃气热水器的危险性。
因此, 从能耗水平和经济合理性两方面考虑,空气源热泵组合热水供应系统都是最佳选择, 符合能源供应多元化、环保型发展的要求。
5结语
通过工程实例可以看到, 在办公建筑中用空气源热泵组合热水
供应系统取代传统热水供应方式具有巨大优势, 是一项极具开发
和应用潜力的技术--高效节能, 安全环保, 大范围推广后可以有
效缓解能源紧张的情况, 减少氮氧化物等有害气体的排放, 从而
带来良好的环境效益和社会效益。
需要补充说明的是, 在生活热水用量较大的建筑, 如大型医院
病房楼、高级的星级酒店及饭店等建筑。
在系统设计的时候, 应该因地制宜, 采用以太阳能系统为主, 其他能源为辅的热水系统。
例如华北地区某大型企业医院, 约600床位的病房楼, 冬季采暖月份采用市政热水供应(空气源热泵机组作为热补偿), 非采暖季节主
要采用空气源热泵/电制热机组供热, 除此之外, 该工程还应用了部分太阳能集热板对系统进行有效的热补充。
不难看出, 在节约能源保护环境的基本国策下许多建设单位对建筑的运营成本非常重视, 千方百计对热水系统设计进行优化, 以保证建筑内部功能用
途的前提下节约运营成本, 创造最大的社会效益和经济效益。
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