热泵原理及说明

每天 16.0 吨水太 阳能运行费用
0.00
0.00
每年太阳能运行 费用
0.00
0.00
每年燃料费用 （万元）
9.12
16.92
(按 270 天算) (按 270 天算)
每年总费用（万
9.12
16.92
元）
(按 270 天算) (按 270 天算)
太阳能 燃油 无 无 很大 10200 89% 4.8
备用设备；⑷、采用微电脑中央控制：包括水温控制、单机控制、恒温控制、时间控制、
压力控制等，全自动运行，无需专人操作；水温调整、供水时间调节等由用户按需设置，
易于管理，使用方便；⑸、机组采用了公司的独特设计，技术创新，从而使加热水的时间
更快，水温更高（可达 65℃），能更好地满足各层次的热水需求；⑹、一年四季，无论晴、 雨、昼、夜全天候生产供应热水，不用任何辅助能源；⑺、主机选用世界名牌优质热泵型
四、空气热泵热水器（机组）工作原理： 1、 如下图所示：制冷剂工质在空气压缩机的活塞作用下，把低温低压气体压缩成高温高
压的气体。高温高压气体进入冷凝器后被冷却成液体，从而放出大量热，冷水吸收其 热量而温度不断上升并成为热水。制冷剂工质通过冷凝器后，再进入储液罐、过滤器、 膨胀阀，然后到蒸发器中蒸发，吸收环境中的热量，最后进入空气压缩机，如此反复 循环，制冷剂工质在蒸发器中吸收空气的热量，在空气压缩机的机械作用下，从冷凝 器中放出热量，转变为热水的热量。空气热泵热水器(机组)是运用逆卡诺循环原理， 通过热泵做功使热媒（冷媒）产生物理相变（液态—气态—液态），利用往复循环相变 过程中不间断吸热与放热的特性，由吸热装置（蒸发器）吸取低温热源空气中的热量， 通过专用水热交换器（冷凝器）向冷水中不断放热，使水逐渐升温。制热过程中的电 热能量转换效率最高可达 450%以上。热泵只需要消耗一小部分的机械功（电能），就 可将处于低温环境空气中的热量转移到高温环境下的热水器中，去加热制取高温的热 水。热泵可以与水泵相比拟，水是不能自发地从低处流向高处，要将低处的水输送到 高处，必须用一台水泵，消耗一部分电力，才能将水送到高处的水箱中。同样，根据 热力学第二定律，热量也是不能自发地从低温环境向高温环境中转移（传送），而要实 现这个目的，必须要有一台机器，消耗一部分机械功（例如电能），才能将低温环境中 的热量传送到高温环境中去。这样的机器就称之为“热泵”。热泵的作用是将空气中或 低温水中的热量取出，连同本身所用的电能转变成的热能，一起送到高温环境中去应 用。
于宾馆酒店、学校、工厂、别墅、发廊、沐足、桑那等场所和农场养殖、室内泳池等一切
需用热水的地方。
7、 KRS 系列热泵热水机组技术参数表:
类别
型号
KRS-2 KRS-3 KRS-5 KRS-10 KRS-20
机组
（HP）
2
输入功率
技术
（KW/H）
1.7
3 2.68
5 4.43
10 9.06
20 18.12
4、 各种能源的经济性比较:
各种热源热效率
电热水器
热值
860 千卡/度
×
热效率 95%
=
817 千卡/度
液化气
热值 10,800 千卡/Kg
×
燃烧效率 70%
=
7560 千卡/Kg
天然气
热值 8,400 千卡/m^3
×
燃烧效率 80%
=
6720 千卡/ m^3
管道煤气
热值 3,800 千卡/m^3
×
6、 空气热泵性能特点:
效益分析图表
⑴、高效节能:机组每耗 1 度电可以产生相当于 3-4.5 度以上的电所产生的热量，较电热水 器节能 65%-80%（如果综合利用可达节能 85%-90%）；⑵、安全环保：机组系统内设有漏 电、过载、缺相、缺水、压力等多重保护，对人、机都不存有任何不安全隐患;没有废气、 废渣等污染的排放和燃料泄露、火灾爆炸、中毒等危险,所用热媒（冷媒）符合我国能源政 策和环保要求；⑶、模块式结构，储水式作业方式，临时停电不影响系统供应热水，无需
空气源热泵 电 无 无 少 860 375% 0.8
12.4 度
9.92
0.00
158.72
0ห้องสมุดไป่ตู้00
0.00 4.29 (按 270 算) 4.29 (按 270 算)
设备使用年限
5-6 年
5年
7-8 年
7-8 年
15 年以上
说明：华南地区 7、8、9 月天气炎热不需用热水,
注：具体单价按当地价格计算 由此可见，星源空气能热泵节能方案均比全用电、燃油、太阳能电加热节省费用，更
燃烧效率 80%
=
3040 千卡/m^3
柴油锅炉
热值 10,200 千卡/Kg
×
燃烧效率 89%
=
9078 千卡/Kg
热泵
热值
860 千卡/度
×
燃烧效率 375%
=
3225 千卡/度
各种热源成本比较:
2
(以 1000 吨 15℃的冷水，加热至 55℃的热水，需要热量 40000 千卡为例）
电热水器 40000 千卡÷817 千卡/度＝48.96 度
×
0.80 元/度
=
液化气
40000 千卡÷7560 千卡/Kg＝5.29Kg
×
4.5 元/Kg
=
管道煤气 40000 千卡÷3040 千卡/m^3 ＝13.16m^3 ×
1.10 元/m^3
=
柴油锅炉 40000 千卡÷9078 千卡/Kg＝4.40Kg
×
4.8 元/Kg
=
热泵
40000 千卡÷3225 千卡/度＝12.40 度
10
15
20
25
产生 1 吨 55℃-60℃热水 所需时间及必须
消耗的电能
用时：1.6 小时 耗电：14.5 度
用时：1.49 小时 用时：1.39 小时 耗电：13.5 度 耗电：12.6 度
用时：1.3 小时 耗电：11.8 度
COP
3.2
3.45
3.7
3.94
（注：以上参数对应的相对温度为 66%，冷水温度按照 15℃计算，温升 40 度）
适合长期投资。锅炉加热会导致运行成本远远超过热泵加热的成本，而燃油锅炉的缺点是： 使用年限短，易损耗，有一定的危险性，如果操作人员不专一很容易造成疏忽，使工厂造
3
成损失。常规太阳能往往让人误解为零成本运行，而实际上，由于阴雨天气和夜晚的影响， 太阳能是无法全天候工作，它每年有 1/3 以上的时间要利用其他辅助加热，以致运行成本 会超过热泵加热的成本，而太阳能致命的缺点是：使用年限短，其占用有效面积大，对建 筑的整体美观影响差。因此，从成本效益以及环境方面来看，星源空气能热泵加热的节能 方案是最经济美观安全的，选择采用星源空气能热泵热水器的方式是明智之举。
员工宿舍系统配置：A 栋：2 个 6.5m3 储热水箱、1 个 3m3 储热水箱及型号为 KRS-10 P(2 台)、KRS-5P（1 台）的热泵机组；B 栋：1 个 5.5m3 储热水箱、1 个 2.5m3 储热水箱及型 号为 KRS-10 P(1 台)、KRS-5P（1 台）的热泵机组。水箱基座由型钢做成，使水箱重量 均匀分布于基座后传至天面承重结构上；冷水补充采用冷水泵（若水压足够，用电磁阀 即可）定时、定量补入储热水箱。热水供应由电动阀控制，每日全天候（定时）供应热 水（可根据用户需求安装）。系统加热选择了 2 台我公司生产的型号为 KRS-10P 空气源 热泵热水机组，远远超过日用水量要求，且能满足用热水高峰期至少持续 3 小时的供水 需求，系统能对每台空气源热泵机组进行独立控制，保证在一台机组检修期间，另一台 机组的供热能力也能满足日总供热水能力(单独一台例外)。 ⑴、热泵循环加热系统控制原理：
10200
860
热效率
89%
95%
燃料单价（元 /kg、度）
4.8
0.8
每 1 吨水需用燃 料量（kg、度）
4.4 kg
48.96 度
每 1 吨水需用燃 料费用（元）
21.12
39.16
每天每吨水太阳 能运行费用
0.00
0.00
每天 16.0 吨水需 用燃料费用（kg、 度）
337.92
626.56
压缩机和相关配件, 机箱箱板用镀锌板制作，表面经烤漆处理。使机组的使用寿命更长；
⑻、机组可以安装在室外，如屋顶、地面等露天放置，可以实现远程监控，占地面积小,
安装简单，无需另设工作机房；⑼、机组在制热的过程中同时可产生 10℃左右的冷气可供
利用，特别适合安装在电梯机房、储藏室等需要降温抽湿的场所。⑽、适用范围广泛:适用
补水泵或电磁阀注满储热水箱后，当储热水箱水温达不到设定水温要求时，控制器发 出指令，热泵热水机组循环泵和热泵热水机组启动，储热水箱的水在热泵热水机（组）与
6
水箱之间循环加热，达到要求温度时循环泵和热泵热水机组停止。在供水期间，根据储热 水箱内的水位变化情况，可设定控制最高水位上限、控制正常水位下限，如果在设定供热 水时间段内水箱水位降至控制水位下限，则热泵机组转入定温直流方式工作，通过补水冷 水泵（或电磁阀）向水箱定量补水。定温补水时热泵机组出口定温控制温度按照 50℃～55 ℃来设定。我公司针对热泵热水机组单位时间产热量较低的特点，所制定的优化设计方案， 科学的解决了热泵全天候中央热水系统供应热水温度波动较大的问题。并且所配备热泵机 组的产热量余地较大，因此，本系统供水可靠性、安全性强、供水质量高。
×
0.80 元/度
=
39.17 元 23.81 元 14.50 元 21.12 元 9.92 元
5、各种热水加热方式效益分析比较表
每天产水量（T）：16.0T(以 A 栋宿舍楼为例)
供热方式
燃油锅炉
电锅炉
燃料种类
柴油
电
是否污染环境
有
无
有无危险性
有
有
占地面积（m2）
中
少
燃值（kcal/kg、 m3、kwh)
5
日用水总量为 8000kg，即 8 吨 2、设计标准及规范
⑴、GB／T13384-92《机电产品包装通用技术条件》 ⑵、GBJ93-86《工业自动化仪表工程施工及验收规范》 ⑶、GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》 ⑷、GB50268—97《给水排水管道工程施工及验收规范》 ⑸、GB50332-2002《给水排水工程管道结构设计规范》 ⑹、GBJl5-88《建筑给水排水设计规范》 ⑺、JGJll6—98《建筑抗震加固技术规程》 ⑻、GB50009-2001《建筑结构荷载设计规范》 ⑼、GB50057-94 《建筑物防雷设计规范》 ⑽、JGJ／T16-92 《民用建筑电气设计规范》 ⑾、GB4706.32-1996 家用和类似用途电器的安全热泵、空调器和除温机的特殊要求 ⑿、GB5296.2-1987 消费品使用说明,家用和类似用途电器使用说明 ⒀、GB/T7725-1996 房间空气调节器 3、设计方案
4.4 kg
21.12
1.00
337.92
16.00
2880.00 4.06
(按 120 天算) 4.34
(按 120 天算)
太阳能 电 无 无 很大 860 95% 0.8
48.96 度
39.16
1.00
626.56
16.00
2880.00 7.52
(按 120 天算) 7.81
(按 120 天算)
6.0
线 根数
1
1
1
1
10.0 1
水 泵 流量（l/s）
0.4
0.55
0.9
1.5
3.0
选 型 扬程（m）
5
8
8
10
10
参数 功率（W）
>90
>200
>350
>550
>750
五、工程设计方案
1、 工程概况 ⑴、贵公司现有宿舍楼两栋：A 栋入住员工 800 人，日用水量 20Kg/人（55℃热水），日 用水总量为 16000kg，即 16 吨；B 栋入住员工 400 人，日用水量 20Kg/人（55℃热水），
220
380
380
380
运 行 使用频率 条件 接地要求（欧姆）
50HZ ≤4
环境温度范围 相 横截面积（mm2） 线 根数
-5-40℃
2.5
4.0
4.0
6.0
1
1
3
3
10.0 3
电 源 零 横截面积（mm2）
2.5
4.0
1.5
2.5
4.0
线 线 根数
1
1
1
1
1
地 横截面积（mm2）
2.5
4.0
4.0
70
额定水压力（Mpa）
最高水压力（Mpa）
250 940×350 ×1050
110
413 940×400 ×1250
180
0.6
1.0
845 1350×400
×1450 280
1690 1380×1380
×1660 530
进出水管管径（mm）
DN20
DN25
DN25
DN40
DN40
使用电源（V）
220
2、空气热泵热水器(机组)原理图：
1
3、空气热泵热水器（机组）的能效比（COP）分析：
5 空
气
热
4
泵
泵 制
3
热
能 效
2
比
1
（所需的能量 = 少许电器能量 + 空气中的热量）
COP
0 图例： COP 曲线
10
20
30
40 ℃
耗电量
10P 热泵热水机组对应环境气温的能效比（COP 值）：
环境气温（℃）
4
性能 参数
输出功率
（Kcal/H） （KW/H）
5882 6.8
8823 10.26
14620 17
29670 34.5
59340 69
压缩机数量
1
1
1
2
4
热水出水温度（℃）
55-60（ △ 35℃）
安装 条件
额定小时制热水量（L/H） 158
外形尺寸（mm）
350×580 ×510
设备重量（Kg）