辅助空气源热泵的辅助与选型

一、空气源热泵参数与选型

一、空气源热泵工作原理

热泵技术是基于逆卡诺循环原理实现的。通俗的说，如同在自然界中水总是由高处流向低处一样，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热源传递到高温热源，所以热泵实质上是一种热量提升装置。热泵的作用就是从周围环境中吸取热量（这些被吸取的热量可以是地热、太阳能、空气的能量），并把它传递给被加热的对象（温度较高的媒质）。

热泵热水装置，主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大部件组成，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。

热泵热水机组工作时，蒸发器吸收环境热能，压缩机吸入常温低压介质气体，经过压缩机压缩成为高温高压气体并输送进入冷凝器，高温高压的气体在冷凝器中释放热量来制取热水，并冷凝成低温高压的液体。后经膨胀阀节流变成低温低压液体进入蒸发器内进行蒸发，低温低压液体在蒸发器中从外界环境吸收热量后蒸发，变成低温低压的气体。蒸发产生的气体再次被吸入压缩机，开始又一轮同样的工作过程。这样的循环过程连续不断，周而复始，从而达到不断制热的目的。

热泵原理示意图如下：

热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量Q

A

通过蒸发器进行吸收；热泵本身做功

消耗的能量，有部分转化为热能Q

B ；热泵循环工质在冷凝器中释放的热量Q

C

等于Q

A

+Q

B

，

由此可以看出，热泵输出的能量为机组做功产生的热能Q

B

和热泵在环境中吸收的热量

Q

A

；因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。

热泵的节能原理如下图所示

适温度范围在-10～50℃的地区。

空气源热泵辅助型太阳能集热系统，适用于宾馆酒店、饭店、度假村、泳池、桑拿浴场、公寓、工厂、大专院校、医院、疗养院等需要热水的单位使用。

二、设备重要参数介绍（以清华同方为例）

1 、产品型号及技术参数

注①名义工况温度条件：环境干球温度20℃，湿球温度15℃；机组进水40℃，出水45℃；

②水阻力损失是指机组名义工况时的水阻力损失，不带内置水泵的机组可以此作为选配水泵的依据；

③水泵和辅助电加热不属于机组的标准配置；

④带“※”者的数据不包括水泵以及辅助电加热；

2.性能曲线

TFS-SKR270制热性能曲线

2

4681012

14-5

5

10

15

20

25

30

35

环境温度℃

制热量k W

TFS-SKR480制热性能曲线

4

812162024

28-5

5

10

15

20

25

30

35

环境温度℃

制热量k W

TFS-SKR760制热性能曲线

4

81216202428323640-5

5

10

15

20

25

30

35

环境温度℃

制热量k W

TFS-SKR840制热性能曲线

12

18243036

4248-5

5

10

15

20

25

30

35

45

环境温度℃

制热量k W

TFS-SKR1600制热性能曲线

30

40506070

8090-5

5

10

15

20

25

30

35

环境温度℃

制热量k W

三、设计及机组选型

1、机组选型计算

热泵热水机组选型时需确定下列设计条件： ● 系统热负荷（kW ） ● 自来水补水温度（℃） ● 热水设计温度（℃）

● 环境温度（℃）（冬季室外极限温度，和冬季室外计算温度） ● 水系统热损失 选型步骤：

1.1.查询当地气象，水文参数，确定自来水补水温度，环境温度； 1.

2.计算系统热负荷； 热负荷计算公式：

Q=V* c （tr-tl ）k/860(k.cal/ kW.h)

式中：Q ——系统热负荷（kW.h ）； V ——设计热水量（L ）；

c ——水的比热，取1k.cal/(L •℃)； tr ——设计热水温度（℃）；

tl——自来水补水温度（℃）

k——考虑水系统热损失的安全系数，取1.05~1.20

1.3. 确定机组工作时间，名义工况下确定机组的型号和数量；

机组的数量确定：N=Q/T.W

N——机组数量（台）

Q——系统热负荷（kW.h）

T——名义工况下设计运行时间（一般取10~16小时）

W——名义工况下机组制热量（kW）

1.4.按冬季温度条件校核机组制热量。

按项目当地冬季计算温度，查询热泵热水机组的性能曲线，确定机组冬季计算温度时的制热量，按热泵热水机组最长工作时间来核对机组日制热总量，如满足不了制热要求，重新调整机组型号和数量，或者加辅助电加热和其它补热方式。

其它设备选型：

●循环水泵：依据机组水流量，机组内部水阻力损失和系统水阻力确定。

●水箱有效容积：依据日用水总量，和用水规律、机组制热量来确定。

2、实例计算

下面通过实例来说明热泵热水机组的选型计算过程。

典型实例：宾馆客房热水系统工程，地点：上海；日用水量：36 m3，水温：55℃。

计算过程：

第一步，查询气象参数。上海地区的气象参数：年平均气温16℃，冬季室外计算干球温度-4℃，相对湿度75%，冬季平均气温5℃左右，最低气温-5℃，自来水温度是15℃；夏季室外计算干球温度34℃，湿球28.2℃，自来水温度是20℃。气候条件比较适合空气源热泵热水机组的使用。

第二步，确定总用水量，并根据总热水量确定总热负荷。

总用水量36 m3/天。取安全系数K=1.1，则总热负荷：

Q=V* c（tr-tl）K/860(kcal/ kW.h)=36000*（55-20）1.1/860=1611 kW.h

第三步，选定机组的型号，计算机组数量。

设定机组工作时间12h/天。假设选用TFS-SKR840（S）机组，该机组名义工况下的制热量为36kW。