低环温空气源热泵的简单介绍

1.3空气源热泵
空气源热泵的工作原理
压缩机吸入蒸发器低压冷媒压缩后，变成高温高压的气体排出；高温高压的冷媒气体流 经缠绕在水箱外面的铜管，热量经铜管传导到水箱内；冷却下来的冷媒在压力的持续作 用下变成液态，经膨胀阀后进入蒸发器；由于蒸发器的压力骤然降低，因此液态的冷媒 在此迅速蒸发变成气态，并吸收大量的热量。同时，在风扇的作用下，大量的空气流过 蒸发器外表面，空气中的能量被蒸发器吸收，变成低温低压冷媒气体。随后回流到压缩 机，进入下一个循环。
电锅炉 电
1.23 95.00
0.50 3684.21 667.58 1335.16
10.80 21.60 6吨锅炉 50.00 1406.76
1640.91 -584.91 -1458.17 -397.74 -43.87 -21.93
空气源热泵 电
1.23 240
0.50 1461.99 264.91 529.82
减少CO2排放（吨/年）
减少粉尘排放（吨/年）
减少SO2排放（吨/年）
减少氮氧化物（吨/年）
燃煤锅炉 原煤
20934.00 0.71 70.00
14653.80 400.00 859.85 124.64
249.29 10.80 21.60 6吨锅炉
30.00 300.89
2225.82 0.00
0.00
4.3、机组选型配比，考虑温度及结霜的影响取综合影响系数为0.7。则机组的名义制 热量为：
Q=227.267/0.7=284.08（kW） 拟选择名义制热量为330KW的机组1台，或者100KW的1台+200KW的1台。
德耐尔
DAAD-100（冷暖）机组 DAAT-200（单热）机组 DAAT-330（单热）机组 DAAT-350（单热）机组 DAAT-350AV（变频单热）机组
⑥. 计算加热量：①*④*⑤=加热量（单位KW）。
⑦. 为机组设定好，每日加热的时间，一般设为每天工作10个小时。
二、热泵设备确定
用每天的加热量 ⑥除以机组的工作时间⑦，得出的值，就是机组的制热量（铭牌中的数值） 取相近。
如：北方，冬天，一澡堂用自来水，每日需热水15吨，初始水温4℃，需加热到55℃，
1.1地源热泵
立式埋管系统
开式系统 水平埋管系统
盘卷埋管系统
立式埋管系统 商用试
地源热泵的工作原理
冬季，热泵机组从地源（浅层水体或岩土体）中吸收热量，向 建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地 源中，实现建筑物空调制冷。根据地热交换系统形式的不同， 地源热泵系统分为地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统 和地埋管地源热泵系统。
制热量(KW)
100 200 330 350 350
4.4、选型核算 4.4.1、环境温度按冬季气温5℃计算：在5℃环境温度下，机组能力衰减 30%；则在5℃环境温度下机组的工作时间为： T11=24×162.33/(330×70%)＝16.8（h）1台330KW机组 T12=24×162.33/(300×70%)＝18.55（h）1台100KW机组+1台200KW机组 4.4.2、标准工况（环境干球温度20℃，湿球温度15℃）时机组的工作时 间为： T11=24×162.33/(330)＝11.8（h）1台330KW机组 T12=24×162.33/(300)＝12.98（h） 1台100KW机组+1台200KW机组 由上面计算可知，在冬季低温5℃环境温度下使用，机组工作16.8h、 18.55，在标准工况下工作11.8h、12.98小时，即可满足学校宿舍最大用水量 的要求。选型满足要求。 其他系统的热泵机组选型计算略，主要设备配置见（各分区热水系统主要 设备配置表）。
高温热水
采暖
生活热水
+
制冷
热泵
泳池
烘干
种植 +
养殖
热泵机组
四、热泵的经济性能
空气源热泵 VS 各类锅炉(I)
沈阳某地建筑面积约5万平方米，采用燃煤锅炉供热，因环保要求，需要更换为清 洁能源供热。建筑物为节能建筑，外墙保温，双玻窗户。电费为0.5元/kWh 。采暖 期为每年11月1日至次年3月31日。非闰年的总计采暖天数为151天。
则5吨水每日需要热量为：15吨水*温差（55-4）*1.163=889.695KW
设计机组每日工作时间10个小时，
那么机组功率为：889.695/10=88.9695KW。
我们低温热水系列机型有：
制热量(KW)
AD-100（冷暖）机组
100
AT-200（单热）机组
200
AT-330（单热）机组
330
3.60 7.20 热泵机组 624.00 1161.02
651.15 -1574.66 -3925.63 -1070.77 -118.10
-59.05
经济性对比
五、热泵机组的选型
举例1
机组每天额定供水量(额定工作时间≤14小时) 【公式】⑴、额定小时供水量×额定工作时间=每天额定供水量
⑵、额定小时制热量×电能热值860千卡/度×额定工作时间=额定生产热量 2、 每天总热负荷计算 (加热1升水温升1度需要1千卡热量) 【公式】 总用水量×需提温度=每天总热负 3、 设备选用 每天热水总用量≤每天额定供水量 每天总热负≤机组每天额定生产热量
0.00
0.00
0.00
输出
燃气锅炉 天然气 37700.00
12.14
85.00 32045.00
3.90 393.20 555.73
1111.46 10.80 21.60
6吨锅炉
35.00 1168.06 减排效果 1730.31 -495.50
-1235.29
-336.94
-37.16
-18.58
某工厂员工宿舍楼共住200人,每天每人需要55℃淋浴热水40L
【冷水进水温度15℃、热水出水温度55℃、即需温升40℃】
机组保温
箱水流流 速*时间= 单位时间 的供水 量
每天总用水量即200人×40L=8000L=8吨 每天总热负荷即8000L每天总用水量×40℃=320000千卡
设备选型: 某某热泵机组2台 额定小时供水量420L 额定小时制热量16.5KW
①. 计算好每日总的热水需求量（源自文库位“m3/天”或”“吨/天”）
②. 确定初始冷水温度：
地区 北方 南方
地面水（如：自来水） 地下水（如：井水）
4℃
6～10℃
6～10℃
15～20℃
③. 确定需要达到的水温（单位为℃）。
季节 夏秋 冬春
需加热到的温度
40℃ 50℃
④. 根据②与③计算好温差，
⑤. 1吨水/1m3升高1℃ 需要1.163KW的热量
4.2、热泵机组制热量，按下式（2）计算，设热泵机组在最不利工况下的运行时间为 每天Tl=18h,则：
Qg 24 k1Qd / T1
式（2）
式中：
Qg——热泵机组设计小时平均秒供热量（KW）； T1——热泵机组设计工作时间（h）。T1应根据用水规律、低温热源和系统经济性等因 素综合考虑确定。全日供水时，建议取12~20（h）；定时供水时，T1由设计人定； k1——安全系数，可取K1=1.05~1.10； 代入式（2），Qg=24×1.05×162.33/18＝227.267(KW)
Qd QrCr (tr tL ) /(24 3600 )
式（1）
式中：
Qd——最高日平均秒耗热量（KW）； Qr——最高日热水量（m3/d）；取84.960 m3/d； C——水的比热，C=4187（kJ/kg·℃）；
ρr——热水密度（kg/L）；取0.9857; tr——热水设计温度（℃）,取50℃； tL——冷水设计温度（℃）,取10℃。 代入式（1），Qd=84.960×4187×0.9857×(50-10)/(24×3600)=162.33(KW)
AT-350（单热）机组
350
AT-350AV（变频单热）机组
350
根据我们计算88.9695KW需求，可选择：AD-100（冷暖）机组
需要注意的是：北方，冬季还需要考虑机组极限条件下制热性能衰减。 则不考虑扬程情况下，水泵流量计算方式为：机组制热量100*经验常数0.172=17.2吨/小时 =28.6L/分钟。
机组单位 时间的制
热量
2台机额定供水量:420L×2台×14小时=11760L
2台机额定总热负荷: 16.5KW×2台×14小时×860千卡/度=397320千卡
每天总用水量8000L＜2台机组每天额定供水量11760L
每天总热负荷320000千卡＜2台机组每天额定总热负荷397320千卡
举例2
一、确定热水需求量及加热量
1.2水源热泵
水源热泵的工作原理
压缩机吸入蒸发器内的低温低压制冷剂蒸气；经过压缩，其温度、压 力升高；高温高压蒸气排入冷凝器后，被冷却介质（水）冷却，放出 热量，温度降低，凝结成液体，从冷凝器排出；高压制冷剂液体经过 节流阀时，部分制冷剂液体气化，吸收气化潜热，成为低温低压下的 湿蒸气，进入蒸发器；在蒸发器中，制冷剂液体吸收载冷剂（水）的 热量（即制取冷量）而气化，形成的低压低温蒸气又被压缩机吸走， 如此周而复始的往复循环。
冷 凝
器
器
膨胀阀
2.2热泵机组工作原理
① 处于低压液态传热工质（制冷剂）经过蒸发器，工质吸热蒸发，工质吸收热量变 成低温、低压蒸汽进入压缩机。
② 工质经过压缩机压缩、升温后，变成高温、高压的蒸汽排出压缩机； ③ 高温高压蒸汽进入冷凝器，在冷凝器中将热量传递给冷水，使其温度提高。工质
经过冷凝放热后变成高压液体； ④ 高压液体经过膨胀阀节流降压后，变成低压液体，低压液态工质再次进入蒸发器。
二、热泵的工作原理 2.1热泵的组成
热泵机组系统主要由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器四大部件 组成，如图所示，这些部件之间用管道依次连成一个封闭系统。
制冷剂在系统中经压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程依次不断循环， 进而达到在低温环境中吸收热量，在高温水中放出热量的目的。
吸收热量
放出热量
蒸 发
压缩机
输入
建筑面积
50000
m2
单位面积采暖负荷
70
W
总采暖负荷
3500
KW
出水温度 采暖周期 采暖时间
65
℃
151
天（11.1至次年3.31）
那么机组每小时制热
3624
小时
3500/2.4=1458.3KW
采暖季压缩机平均COP
2.66
采暖季机组平均COP
2.4
电价
0.5
元
空气源热泵 VS 各类锅炉(II)
供暖方式 燃料种类 燃值kJ/kg① 折算标准系数① （公斤标煤/公斤） 热效率②% 有效燃值 燃料单价③ 单位小时能源消耗 年消耗燃料费用(万元)
两年消耗燃料费用(万元) 年人工成本(万元)
两年度人工成本(万元)
设备数量
设备初期投资成本(万元) 两年度总成本(万元)
标煤数量（吨） 年节约标准煤(吨/年)
举例3
本计算过程仅针对学生宿舍1、2、9栋热泵热水系统，其他系统计算过程相同。 1、日用水量：84960L/d（学生宿舍1栋18800L/d，学生宿舍2栋17200L/d，学生宿舍9 栋48960L/d）； 2、冷水温度：10~15℃，机组出水温度：55℃；△t=45℃； 3、南方某市气象参数：全年平均气温16.5～17.5℃，年极端最高气温40.1℃，年极 端最低气温－12.1℃； 4、机组的选型和计算 4.1、最高日耗热量，按下公式（1）计算：
目录
一．热泵的分类 二．热泵的工作原理 三．热泵的应用领域 四．热泵的经济性能 五．热泵机组的选型 六．德耐尔的机组规划
低环温空气源热泵的简单介绍
一、热泵的分类
习惯称谓（通俗分类） 地埋管（土壤源、大地耦合式）热泵——地源热泵 地下水（地表水）热泵——水源热泵 冷热两用空调器（风冷式热泵）——空气源热泵
2.3热泵机组节能原理
在整个制热循环过程中，驱动压缩机运行输入电能Q1 ，蒸发器从低温热源中吸收的热量Q2， 冷凝器释放出的热量Q3。
热量平衡方程式 ：Q3=Q1+Q2 能效比：COP=Q3/Q1 从低温热源中吸收热量Q2越大，热泵机组的能效比COP越大，节能效果越明显。
三、热泵的应用领域