空气源热泵机组设计应用及相关案例分析

中央空调热泵冷热源实际工程案例分析一、工程概况桐庐大酒店位于城市发展设于的商业中心——杭州市桐庐县城区。

桐庐大酒店是按四星级酒店标准设计的集客房、餐饮、娱乐、休闲、会议、办公及商场为一体的移动式复合式综合性项目。

地上建筑面积：34210m²。

地下建筑面积：3160m²。

夏季制冷负荷为2500KW，冬季供热负荷为2000KW。

单位面积温热指标为70.4W/m²。

单位幅员热指标为58.5W/m²。

热水负荷为5000KW/天。

二、不同冷(热)源热泵方案初投资比较2.1混合源地源热泵冷(热)源与初投资系统南部可靠性南方地区制冷负荷大于供暖+热水负荷的20%左右，长期性为维持地下土壤温度场的可持续性，实现经济运行目的，设计采用混合源(地埋管+冷却塔)地源热泵。

地下土壤源温度场可维持在16～22℃之间变化，热泵热源温度平均保持12～6℃之间变化，。

热泵是以15℃废热作为供热量指标，在热源温度12～6℃市场条件下运行供热虽有衰减，但仍能满足2500KW供暖和热水负荷的需求量。

热泵供热性能数值COP值可达3.5以上，主要是依靠昂贵造价的地源埋管系统作陪衬，才能实现单项运行经济指标的高效。

系统初投资近期萨斯特地源埋管钻井施工队在为浏阳市一座别墅做地源埋管，岩层钻孔单井深度35米，钻机日进尺深度只有10米，井深造价超过100元/米。

在大型建筑物中用地紧张，单井深度可达到80～100米，随着井深增加岩层硬度会更高，井深造价为120～200元/米之间(四川地恒温示范工程)。

采用混合源地源热泵机组及冷(热)源地源埋管系统的初投资为710.00万元左右(详见表1)。

2.2空气源热泵冷(热)源与初投资系统性能酷暑制冷，空气源热泵的效率与室外气候有直接的关系，随室外温度的升高而减低，机组消耗功率随室外环境温度的上升而湿度增加。

空气温度35℃，出水温度7℃，水蒸气源热泵制冷能效比EER 值在2.5左右。

空气源热泵冷暖系统介绍及应用实践现阶段来看，我国经济的发展促进了一些先进科学技术的发展，在实际生活中得到了广泛的应用。

在人们的日常生活中，对于“夏季制冷”和“冬季取暖”的要求不可或缺。

空气源热泵冷暖系统（Air source heat pump system）在学生公寓、生活住宅、酒店等各个生活场所中均有着重要的影响，对于人们的身体健康有着重要的作用。

因此，空气源热泵冷暖系统的相关理论研究有着实质性的意义。

基于此，作者先简要分析生活热水系统中存在的常见问题，再分析空气源热泵冷暖系统的基本组成和应用等，希望能够广泛提高空气源热泵冷暖系统的应用范围。

标签：空气源热泵；冷暖系统；实际应用在日常生活中，对空气源热泵冷暖系统的应用给人们的生活带来很大便利，尤其能够有效保证人们在使用热水的时候提高其利用效率，与此同时能够最大限度地节约能源，创造绿色的生活环境[1]。

节能与环保是当今科学发展的主要方向，空气源热泵冷暖系统作为一种新的能源技术，正在逐步应用于生活和生产等各个方面。

1 生活热水系统存在的问题随着我国经济的飞速发展，越来越多的人使用集中化的生活供应热水系统，但是从使用效果来看，存在以下几个方面的问题：1.1 热水循环系统存在短路循环热水循环系统一旦出现短路循环问题，势必会导致每一个使用水点无法及时取得所需要的热水。

对于定时供应热水的居民建筑来说，上述问题凸显的特别厉害。

举例来说，广东省某交通厅家属院设有定时供应热水系统，但是由于管沟为枝状铺设，室外的生活热水管道无法采取同程布置，因此使得较为远离锅炉房的建筑物内热水供应不够及时[2]。

上述生活热水系统的设计对于热水循环的阻力平衡不够重视，仅仅是简单地进行同程式管道布置，没有对水力平衡进行相应计算。

基于此，对生活热水供应系统的循环效果比较差，耗费了诸多能源。

1.2 设备制热效率太低，能源消耗颇大生活热水系统在制热过程中，效率仅仅达到75%，因此消耗的能源比较大。

空气源热泵热水系统设计分析摘要：以传统能源为主要燃料制取生活热水的技术方式对环境造成不少污染，而且传统能源的一般不可再生性，促使越来越多的人们开始关注新型能源。

空气源热泵机组也称为风冷热泵机组，其节约能源和安全性使该其在民用建筑生活热水制取系统领域得到了广泛利用。

本文介绍空气源热泵热水系统的设计要点，分析了技术难点，并介绍了某后勤职工宿舍生活热水工程案例。

关键词：空气源热泵；职工宿舍；热水系统设计引言：空气源热泵技术成为近年来在建筑工程领域备受关注的新能源技术。

由于在制热在节能降耗及环保方面的良好表现，空气源热泵热水供应系统在学校、办公、公寓以及酒店工程项目中得到广发应用，全国很多城市都将空气源热泵热水技术作为建筑工程项目生活热水节能方面的要求。

本文对空气源热泵热水系统设计过程进行详细介绍，分析其要点及难点并提供笔者设计的某职校后勤职工宿舍空气源热泵热水系统工程案例，为广大给水排水工程设计人员提供参考资料和工程实践经验。

一、空气源热泵技术空气源热泵是一种热泵技术，有着使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干净等多重优势。

空气源热泵是由电动机驱动的，利用蒸汽压缩制冷循环工作原理，以环境空气为冷（热）源制取冷（热）风或者冷（热）水的设备。

空气源热泵利用空气中的热量作为低温热源，经过传统空调器中的冷凝器或蒸发器进行热交换，然后通过循环系统，提取或释放热能，利用机组循环系统将能量转移到建筑物内，满足用户对生活热水、地暖或空调等需求。

二、空气源热泵热水系统组成2.1空气源热泵热水系统热源空气源热泵热水器是一种高效集热并转移能量的装置，根据逆卡诺循环的原理，采用电能驱动，通过传热工质，能够不断地从空气中获取免费的低品位热能，并使之转换为高品位的热能，用于制取热水，达到系统所设定的热水温度，供给用户使用。

2.2空气源热泵热水系统（1）加热内循环水系统，内含一套加热内循环水泵以及相关调节阀门，与机组联动，将水初始温度循环加热到所设定的温度；（2）热水恒温系统，内含一套恒温循环水泵以及热水放水水泵以及相关调节阀门，当热水箱里面的热水长时间不用或系统回水导致箱内水温降低时，两套泵同时开启以保持系统循环水位；（3）热水增压-回水系统，内含一套系统增压水泵、电接点压力表、电磁阀以及相关调节阀门，以保证整个系统热水正常供应。

空气源热泵工程方案1. 背景介绍空气源热泵是一种利用大气空气中的热能进行供暖、制冷和热水生产的热泵系统。

它利用空气中的低品位热能，通过热泵循环系统，提取热能进行利用。

与传统的供暖系统相比，空气源热泵具有高效、环保、节能等优点，因此受到了越来越多的关注和应用。

2. 方案概述本次空气源热泵工程方案旨在为某办公楼提供供暖、制冷和热水服务。

办公楼总建筑面积为5000平方米，共有10层，每层面积500平方米。

为了满足楼内不同区域的供暖需求，本方案将采用多台独立空气源热泵进行布置。

3. 工程设计3.1 系统布局根据办公楼的结构和供暖需求，将空气源热泵分布在楼顶设备间，通过管道连接到各个楼层。

每两层楼设置一台空气源热泵，这样既保证了供暖系统的分区控制，又使得系统运行更加稳定可靠。

3.2 系统组成每台空气源热泵系统由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、控制系统等组成。

在选型时，应考虑系统的制冷、制热、热水生产能力，以及系统的能效比、噪音等指标。

3.3 系统管道为了保证系统的运行效率和安全性，系统管道应根据建筑结构设计进行合理布置，采用耐高温、耐压力的材料，并设置相应的阀门、泵及排气装置。

3.4 系统控制通过对空气源热泵系统的控制，可以实现供暖、制冷和热水生产的智能化调控，降低系统的能耗，提高系统的运行效率。

4. 工程实施4.1 设备安装设备的安装应由具有相关资质的专业人员进行，按照设备厂家要求和相关规范，保证设备的安全、稳定运行。

4.2 管道铺设管道的铺设应按照设计图纸和标准要求进行，避免弯曲、磕碰等情况，确保管道系统运行畅通。

4.3 电气接线空气源热泵系统的电气接线应由电气工程师进行，合理布局电气线路，确保系统的安全可靠。

4.4 系统调试设备安装、管道铺设和电气接线完成后，对系统进行调试，排除可能存在的问题，保证系统的正常运行。

5. 工程验收在工程完成后，需要进行系统的验收工作，检查各项设备的安装质量、管道系统的运行情况和电气系统的稳定性。

空气源热泵热水机组方案说明一、机组构成及原理机组的工作原理是通过压缩机将低温低压的工质气体压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器释放热量，使气体冷却成高温高压液体。

接着，液体通过膨胀阀膨胀为低温低压液气混合状态，并吸收外界空气中的热量，再通过蒸发器的热交换使工质蒸发成为低温低压气体。

这样就完成了热量的转移，实现了热能的提取和加热水的目的。

二、优点1.高效节能：空气源热泵热水机组采用环保节能的热泵技术，能够将外界空气中的热能转移到水中，并利用蒸发冷却的过程进行能量的回收利用，因此具有较高的能量转换效率，能够达到较低能耗和较高的热效益。

2.环保低碳：空气源热泵热水机组不需要燃料燃烧，不会产生废气，因此具有较低的排放量，对环境友好。

同时，其运行过程中能够回收利用外界的热能，减少了对化石燃料的依赖，符合可持续发展要求。

3.安全可靠：空气源热泵热水机组采用闭式回路系统，不需要燃料的燃烧，不存在火灾和爆炸的隐患。

同时，机组内部的压缩机、电加热器等关键部件都有相应的保护装置，能够自动监测和保护，确保设备的运行安全可靠。

4.多功能：空气源热泵热水机组不仅可以加热水，还可以进行制冷、供暖等功能。

通过切换不同的工作模式，可以根据不同季节和使用需求，实现全年多功能的应用，并提供舒适温度的环境。

三、适用场所及需求分析1.热水需求量：根据使用场所的具体情况，确定热水的日均需求量，从而确定机组的规格和容量。

2.温度控制要求：根据不同使用场所的需求，确定热水的供应温度范围和稳定性要求。

例如，家庭用户可能对温度控制较为宽松，而医院用户则对热水的温度要求较高。

3.空间条件：考虑机组的安装位置和空间要求，确保机组可以顺利安装和运行。

4.综合经济性：综合考虑机组的购买成本、运行成本和维护成本等因素，进行经济性分析和比较，选择最适合的机组型号和方案。

四、实施方案和技术支持在实施空气源热泵热水机组方案时，需要考虑以下几个方面的支持和配套：1.设备选型：根据用户的具体需求和场地情况，选择适用的空气源热泵热水机组型号和规格，并进行技术评估和论证。

66一、工程概况根据甲方要求，本项目主要为员工宿舍提供生活用热水，日均用水量40吨，拟采用空气能热水系统，供水温度55℃，全天候不定时供水。

二、气象参数珠海市地理位置为北纬22°16'，东经113°34'，属亚热带海洋性气候区。

具有四季分明，光能充足、热量丰富、雨水充沛、雨热同季、无霜期长等特点。

全市太阳年辐射总量为4651.6MJ/m2，年日照时数1910小时，年平均气温为22.4℃，冬天极端温度水温为10℃。

年无霜期242~263天。

多数年份降雨量在1100-1300毫米之间，4~10月份降水量占全年80％，太阳辐射量占全年75％，≥10℃的积温为全年80％，具有水热同步和与农业生产季节一致的良好气候条件，适宜多种农作物的生长发育。

三、设计规范《热泵供热系统设计、安装及工程验收技术规范》G B/T18713-2002《空气能热泵技术条件》G B/T6424《空气能热泵性能实验方法》G B/T4271-2000《空气能热泵系统安装标准》Q B/T15816-2004《建筑给水排水设计规范》G B/50015-2009《民用建筑电器设计规范》J B J/T16《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》G B50242-2002四、系统设计结合甲方提供的设计资料以及实地勘察，本项目水箱采用40m3的不锈钢矩型保温水箱，放置于屋顶预留位置，保温水箱分隔为两部分，一部分为加热水箱，一部分为保温水箱，系统配备4台10P空气源热泵，以此来满足全天候供水需求。

图1项目竣工图此配置根据国家规范要求及系统定时段供55℃的热水所需制热时间不超过12小时计算，因此无论阴雨天还是气候温度低（-5℃以上）的情况下都能完全满足用户用水需求。

当某台空气源热泵检修时，其余空气源热泵至少能满足制供≥50%的热水量，保证系统正常运行。

表1选用空气源热泵参数珠海某宿舍空气能热水系统工程案例解析名称电源制热功率额定功率循环水泵产水量加热方式额定出水温度设备自重工作环境温度单位Vk Wk WL/h台℃k g℃数值S Y E-S K R-010380V3N~50H Z34.48.4800循环式加热55300-7~43技术空间T e c h n o l o g y67标准工况：环境干球温度20℃，湿球温度15℃。

本文以实际设计工程为实例，在洗浴及生活用热水方面提出了一种采用空气源热泵热水系统的形式，介绍了其工作原理和各组成部分的设计要求，并对设计方案进行了综合分析、比较，从而得出结论：用空气源热泵热水系统取代锅炉的确是一个经济合理的方案。

这种无需设计专用机房、无污染又安全、全年综合节能率70%以上的制热水方式，是一种实用的环保节能技术，值得大力推广。

随着经济的发展，能源紧张以及环境保护问题日益突出。

近年来，上海市的不少宾馆都实施了“煤改气（油、电）”的环保政策，但却造成了洗浴热水费用升高。

上海宝钢集团宝山宾馆冬季高峰时单此项费用每天就高达3万余元。

如何更多更好地利用自然能源，特别是低位能源，避免和减少环境污染，缓和能源紧张问题早已是人们所关注的课题。

有些宾馆为了降低洗浴热水的成本，安装了真空管式太阳能热水系统，靠太阳光的直射来产热，是解决了环保问题，也相应降低了部分时段的洗浴热水成本。

但据上海市近3年的气象资料表明，上海市每年有近半年时间为多云与阴雨天，此气候条件下还是要靠电热管辅助加热，而用电直接加热水的费用比锅炉还高（每吨水温度升高到40℃就得花费30多元），且需提供足够大的楼顶安装集热器，有一定的局限性。

太阳能是大自然赋予人类取之不尽的清洁能源，充分利用它服务于人类的生产、生活是人们长期以来的愿望。

空气源热泵热水系统就是比较理想的太阳潜能（空气能）的利用方式之一，为此，宝山宾馆领导责成保障部经理牵头成立了由工程技术人员组成的QC攻关小组，于2004年下半年开始进行这方面的探索。

空气源热泵热水系统的优势空气源热泵热水系统就是把空气作为低位热源，通过查阅大量的文献资料得知与常规热水产热系统相比，空气源热水系统具有以下优势：1.资源丰富。

地球上百分之九十几的能量是来自太阳的，太阳能数量巨大，且取之不尽用之不竭，一系列的常规能源，譬如煤炭、石油都是太阳能长期转换的结果，而这只是相当小的一部分能量。

另外一大部分能量都以地流热、辐射热等形式存在于空气中。

空气能供暖与地源热泵的综合能源利用案例随着全球对环境保护和可持续发展的重视程度不断增加，寻找可替代传统能源的新型能源技术成为当今的热点话题。

在这个背景下，空气能供暖和地源热泵作为一种综合利用能源的技术，越来越受到人们的关注和青睐。

本文将通过一个综合能源利用案例，探讨空气能供暖和地源热泵在节能环保方面的优势和应用前景。

案例简介：某小区为了实现绿色低碳的目标，决定采用空气能供暖和地源热泵相结合的方式，建设一个集中供暖系统。

该小区的用能需求主要包括供暖和热水供应。

在传统供暖方式下，使用燃气锅炉进行供暖和热水供应，存在能源利用效率低、环境污染严重等问题。

通过引入空气能供暖和地源热泵技术，该小区希望能够达到高效节能、环保减排的目标。

综合能源利用方案：为了实现综合能源利用，该小区将空气能供暖和地源热泵相结合，进行供暖和热水供应。

具体的工程设计包括以下几个方面：1. 空气能供暖系统设计：该小区利用太阳能对空气进行加热，通过风道将加热后的空气送入室内供暖。

系统通过调节空气流速和温度，实现室内温度的控制。

由于空气能供暖使用的是可再生能源，因此不会引发二氧化碳等温室气体的排放，具有较低的环境影响。

2. 地源热泵系统设计：该小区利用地下的恒定地温，通过地源热泵进行供暖和热水供应。

地源热泵系统利用地下的地热能源进行加热或制冷，通过热泵的工作原理将低温热能转化为高温热能，满足户内供暖和热水需求。

与传统的燃气锅炉相比，地源热泵具有高效节能、环保减排的特点。

3. 系统集成设计：为了实现综合能源利用，该小区的空气能供暖系统和地源热泵系统进行了整合。

两个系统共享同一套供暖和热水管道网络，通过智能控制系统进行协同工作。

智能控制系统可以根据室内温度和用能需求，灵活调节空气能供暖和地源热泵的工作模式，以最大程度地提高能源利用效率。

综合能源利用效益：通过采用空气能供暖与地源热泵相结合的综合能源利用方案，该小区实现了显著的节能环保效果。

具体表现在：1. 能源利用效率提高：与传统燃气锅炉相比，空气能供暖和地源热泵的综合能源利用方案具有更高的能源利用效率。

空气源热泵供暖方案空气源热泵供暖方案一、背景分析随着气候变化和环境保护意识的增强，清洁、高效的能源供暖方式正在成为各地政府和社会关注的焦点。

传统的燃煤供暖方式存在着大量的污染物排放和能源浪费问题，已经不适应现代社会的需求。

在这种背景下，空气源热泵供暖成为了一种理想的替代方案。

二、空气源热泵供暖原理空气源热泵供暖是通过从室外空气中吸收热量，经过压缩变热加热室内空气的一种供热方式。

其工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 室外空气中热量的吸收：空气源热泵通过运行中的蒸发器从室外空气中吸收热量。

2. 热量的压缩升温：吸收到的热量被压缩机压缩，温度进一步升高。

3. 室内空气的加热：经过压缩加热后的热量通过冷凝器传递给室内的空气，从而实现室内空气的供暖。

4. 回收系统：在空气源热泵工作过程中，通过回收系统收集到的室内排出的热量可以再次被利用，提高热泵系统的效率。

三、空气源热泵供暖方案设计基于空气源热泵供暖的原理，我们可以设计一套完整的供暖方案，具体步骤如下：1. 需求分析：首先需要对供暖的需求进行分析，包括供暖的面积、房屋结构、室内温度要求等因素。

2. 设备选型：根据需求分析结果，选择适合的空气源热泵供暖设备，包括主机、风机、压缩机、冷凝器等。

3. 安装位置选择：根据房屋的布局和空间条件，选择适合的位置安装主机和室内机组。

4. 系统设计：根据实际情况，设计供暖系统的管路、控制系统等。

5. 安装施工：按照设计方案进行安装施工，确保供暖系统的正常运行。

6. 运行维护：系统安装后，需要定期检查、维护设备，确保其正常运行。

7. 性能监测：安装完成后，需要对供暖系统进行监测，了解其性能和能效，及时进行调整和改进。

四、空气源热泵供暖的优势和挑战空气源热泵供暖相比传统的燃煤供暖方式有着诸多优势，包括：1. 清洁环保：空气源热泵供暖不需要燃烧燃料，因此不存在火灾、气体泄漏等安全隐患，也不会产生烟尘、二氧化碳等污染物。

2. 高效节能：空气源热泵供暖利用环境中的热能，不需要额外的能源消耗，因此具有很高的能源利用率和节能效果。

1.前言总所周知，燃烧燃料供暖、电热直接供暖都是生活生产中常见的供暖方式。

其中传统的燃料包括煤、石油或柴草，大量燃烧会对环境造成污染，为此人们进行了许多改进措施，如改造为大型集中锅炉清洁燃烧，虽然粉尘、SO2、NOx等排放指标达到要求，但CO2排放是无法避免的。

现在国家提出2030年碳达峰和2060年碳中和计划[1]，最终的任务是要做到零碳排放，这就说明取消燃煤供暖是早晚的事。

这样，热泵供暖或太阳能等可再生能源直接供暖就提到日程了。

在我国《可再生能源法》[2]中规定：可再生能源，是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。

在第四章“推广与应用”中指出，“国家鼓励和支持可再生能源并网发电”，也规定：“国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系统”。

这说明，我国对可再生能源的利用，有两种主要方式，一是发电，二是热利用。

热泵的开发利用是可再生能源开采和利用的重要环节。

它可以消耗一份电能或机械能，进而可以开采和得到数倍的可再生能源，是重要的节能技术和环保技术。

最近，清华大学江亿[3]院士在学术报告《中国的能源转型和碳中和路径》中强调，我国先实现电力生产的碳中和，以光电、风电、水电等，加上工业余热、太阳光热等，驱动工业、交通、农业、建筑用能。

然后实现碳中和。

显而易见，热泵则是在今后建筑物供暖实现碳中和的利器。

2. 热泵供暖近年来，由于清洁供暖“无煤化”的要求,推动了空气源热泵的快速发展。

过去主要由于受压缩机等主要部件性能所限，热泵主要用于长江以北的冬天供暖，现在通过不断的研究和实验验证，发明设计了一种以电动机驱动的蒸气压缩制冷（热泵）循环，以空气为热(冷)源的集中空调或工艺用热(冷)水，并能在不低于-25℃的环境温度空气里抽取热量的整体或分体设备。

热泵供暖的特点及空气源热泵供暖的工程案例秦鹏伟，李敏霞，王派，马一太，王虎平，赵密升（1.天津大学中低温热能高效利用教育部重点实验室，天津 3003502.广东纽恩泰新能源科技发展有限公司，广东 广州 510800）摘要：本文主要介绍有关热泵技术的热力学原理，并且进一步说明热泵技术的优点，可以用少量的电能，提供更多热能，通过热泵制热系数COP、季节供热系数HSPF、全年综合系数APF、一次能源利用率PRE以及冬季供暖综合性能系数IPLV(H)等多种评价指标对热泵系统进行分析评价。

养鸡场养鸭场芬尼克兹空气源热泵供暖设计方案___专注于优质生活空气源热泵清洁能源采暖设计。

我们为平邑养鸭场设计了一个芬尼克兹空气源热泵和太阳能采暖方案。

以下是方案报价一览表和设计说明。

一、方案报价一览表项目名称：平邑养鸭场清洁能源采暖报价一览表内容设备名称数量单位市场价优惠价备注主设备芬尼克兹超低温北极星机组空气源 1 项明细报价联箱太阳能 1 项鸭棚采暖末端方案报价：总优惠价为佰拾万仟圆整，其中包括芬尼克兹空气源热泵北极星机组，联箱太阳能设备，棚内采暖末端和水泵及管路的质保期分别为3.5年、2年、2年和1年。

本报价以人民币为单位。

方案说明：1.本方案采用空气源热泵和太阳能作为可再生能源来供暖，并选择热风机系列作为采暖末端。

2.本方案推荐的空气源热泵采暖主机为北极星，配备第二代喷射增焓压缩机、增焓控制回路和高效换热器等技术，可以在-30℃低温下稳定制热供暖，是业界空气源热泵制热的最佳水平。

整机包修3.5年，行业领先。

3.本方案推荐配置太阳能联动供暖，安全、节能、环保，并可以最大程度地起到节能作用。

4.本方案配置的空气源热泵主机采用世界知名品牌美国谷轮第二代高温喷气增焓压缩机，制热能效比高达3.8，达到国内最高水平。

5.空气源热泵采暖系统的特点包括节能环保、安全可靠、舒适度高和高可靠性，运行成本低。

与传统太阳能储水式相比，热泵产品可以连续加热，持续不断地提供恒温热水，满足用户舒适卫生热水需求。

项目报价明细：序号设备名称型号单位综合单价工程量合价备注1 空气源热泵采暖主机 PASHW600S-PS 台 .00 1 .00 芬尼克兹超低温北极星机组2 联箱太阳能设备 - 台 .00 1 .00 -3 棚内采暖末端 - 台 .00 1 .00 -4 水泵 - 台 2400.00 4 9600.00 -5 管路 - 台 2000.00 3 6000.00 -6 热风机 - 台 1200.00 2 2400.00 -7 保修期 - 项 .00 1 .00 -综合合价 - - - .00 -内胆采用304不锈钢，厚度为0.6毫米；外胆则采用201不锈钢，厚度为0.5毫米。

第２１卷第３期２０２１年３月R E F R I G E R A T I O N A N D A I R ＧC O N D I T I O N I N G ６４Ｇ６７收稿日期:２０２０Ｇ１１Ｇ２６,修回日期:２０２１Ｇ０１Ｇ１２作者简介:殷喜德,硕士,主要研究方向为冷热系统技术研究与应用.空气源热泵在煤矿井口防冻供热系统中的应用殷喜德㊀李爽(松下冷机系统(大连)有限公司)摘㊀要㊀井口防冻是北方煤矿行业冬季安全生产的一个重要保证.本文以山西某煤矿空气源热泵供热改造项目为例,根据不同井口类型的供热需求,设计并分析２种不同形式的空气源热泵井口防冻供热系统,并与其他供热方式进行经济性对比.结果表明:与燃煤锅炉供热方式相比,采用空气源热泵年可节省运行费用约７％,投资回收期约为５．８５年,在环保性㊁节能性㊁投资回收期等方面均具有一定的优势,是煤矿清洁能源供热方式的较好选择.关键词㊀供热系统;空气源热泵;煤矿;井口防冻A p p l i c a t i o no f a i r s o u r c e h e a t p u m p t ow e l l h e a da n t i f r e e z i n g h e a t i n g s ys t e mo f c o a lm i n e Y i nX i d e ㊀L i S h u a n g(P a n a s o n i cA p p l i a n c e sC o m pr e s s o r (D a l i a n )C o ．,L t d ．)A B S T R A C T ㊀W e l l h e a d a n t i f r e e z i n g i s a n i m p o r t a n t g u a r a n t e e f o r t h e s a f e t ypr o d u c t i o no f n o r t h e r n c o a lm i n e i n d u s t r y i nw i n t e r ．T a k i n g t h e a i r s o u r c eh e a t p u m p h e a t i n g tr a n s f o r Ｇm a t i o n p r o j e c t o f a c o a lm i n e i nS h a n x i p r o v i n c e a s a ne x a m p l e ,a c c o r d i n g t o t h eh e a t i n g d e m a n d s o f d i f f e r e n tw e l l h e a dt y p e s ,t w of o r m so fw e l l h e a da n t i f r e e z i n g h e a t i n g s ys t e m u s i n g a i r s o u r c eh e a t p u m p a r ed e s i g n e da n da n a l y z e d ,a n da ne c o n o m i c c o m pa r i s o nw i t h o t h e r h e a t i n g m e t h o d s i sc o n d u c t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a t c o m pa r e dw i t ht h ec o a l Ｇf i r e db o i l e r h e a t i n g m o d e ,t h e a i r s o u rc eh e a t p u m p c a n s a v e a b o u t ７％o f t h e a n n u a l o p e r a t i n gc o s t ,a nd t he p a y b a c k p e r i o d of i n v e s t m e n t i s a b o u t ５．８５y e a r s ．I t h a s c e r t a i n a d v a n t a ge s i n e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n ,e n e r g y Ｇs a v i n g a n d p a y b a c k p e r i o d ,a n d i t sab e t t e r c h o i c ef o r c l e a ne n e rg yh e a ti n g mo d e i n c o a lm i n e s ．K E Y W O R D S ㊀h e a t i n g s y s t e m ;a i r s o u r c eh e a t p u m p ;c o a lm i n e ;w e l l h e a d a n t i f r e e z i n g㊀㊀«２０１９年煤炭行业发展年度报告»[１]显示,我国绝大部分煤矿位于西北㊁华北等严寒和寒冷地区.煤矿作业过程中要保持井内空气的流通,保证空气的新鲜度.当矿区室外空气温度低于０ħ时,寒冷空气进入井筒后,井筒壁上出现的淋水会结冰,进而使矿井通风的横断面积减小,造成矿井通风量的不足,使矿井通风循环回路不能正常运转,对井下人员及财产的安全造成极大威胁.因此,井口防冻是煤矿行业冬季安全生产的一个重要保证[２].根据２０１６版«煤矿安全规程»(国家安全生产监督管理总局令８７号)第一百三十七条 进风井口以下的空气温度(干球温度)必须在２ħ以上 .G B５０２１５ ２０１５«煤炭工业矿井设计规范»[３]第１５．５．１条规定 供暖室外计算温度等于或低于－４ħ地区的进风立井㊁等于或低于－５ħ地区的进风斜井和等于或低于－６ħ地区的进风平硐,当有淋帮水㊁排水沟和排水管时,应设置空气加热设备.传统井口防冻的热源来源于燃煤锅炉的热量,燃煤加热制出高温蒸汽或者高温水,这些高温㊀第３期殷喜德等:空气源热泵在煤矿井口防冻供热系统中的应用 ６５㊀ ㊀蒸汽或者高温水再经过空气加热器(井口加热器)进行汽Ｇ水的换热,从而加热一部分室外空气至５０~６０ħ,加热后的热空气再与部分室外空气混合至２ħ用于井筒防冻.但存在 高能低用 的高品位能源浪费㊁燃煤过程中排放的S O２和N O x以及烟尘等有害气体对环境污染严重㊁人员管理维护成本高等问题.随着清洁取暖政策的实施,近两年煤矿项目纷纷开展燃煤锅炉替代行动[４Ｇ６].利用热泵技术替代燃煤锅炉供热,可以减少大气污染与雾霾的产生,减少二氧化碳排放量,同时具有节能效果明显㊁系统运行稳定㊁施工安装简便㊁自动化控制程度高等特点[４Ｇ５].笔者主要分析空气源热泵在煤矿井口供热系统中的应用,根据不同的井口结构形式和供热温度要求,同时考虑矿井全年的冷热综合需求,设计了２种形式的空气源热泵井口防冻供热系统.１㊀山西某煤矿项目空气源热泵井口防冻供热系统应用案例该项目位于山西省,原井口有平硐和斜井２种结构形式,原井口供热采用燃煤蒸汽锅炉和辅助电加热方式.根据当地政府的煤矿 清洁供热 改造要求采用空气源热泵进行井口防冻供热系统改造.１)项目地点气象参数冬季采暖室外计算温度为－８ħ,极端最低温度为－１８ħ,供暖期室外平均温度为－０．７ħ,日平均温度ɤ５ħ的天数为１１４天,平均日运行时间为１２h,平均负荷系数为０．５.２)井口供热负荷计算根据G B/T５０４６６ ２０１８«煤炭工业供暖通风与空气调节设计标准»及２０１６版«煤矿安全规程»的规定,采用如下公式计算进风井口冬季防冻供热负荷:Q＝αρV c p(t h－t w)(１)式中:Q为进风井口冬季防冻供热负荷(k W);α为热负荷损失系数,井口房不密闭时,取值为１．０５~１．１０;V为进风井口进风量(m３/s);c p为进风井口设计温度下的空气比热容,取１．０１k J/(k g ħ);ρ为进风井口设计温度下的空气密度,取１．２８４k g/ m３;t h为冷热风混合后空气温度(ħ);t w为室外冷风进风温度(ħ),立井与斜井取极端最低温度,平硐取极端最低温度和采暖室外计算温度的平均值.１ １㊀空气源热泵供热设计方案该项目其中一个送风井为平硐,设计送风量为１５７８０m３/m i n,室外冷风进风温度t w为－１３ħ,冷热风混合后空气温度t h为２ħ,进风井口防冻热负荷为５６２８k W.经过对本项目现场勘查,原供热系统采用电加热热风机组,能耗大,由于现场无设备机房,本次改造最终确定采用空气源热泵作为热源.该供热系统流程如图１所示,由多个供热模块并联组成,每个供热模块由空气源热泵㊁热风换热器㊁送风机㊁送风防火阀㊁电动风量调节阀㊁止回阀㊁送风风道组合而成.１．空气源热泵;２．热风换热器;３．送风机;４．送风防火阀;５．电动风量调节阀;６．止回阀;７．送风风道;８．井口送风风道图１㊀某煤矿井口防冻供热系统流程示意图㊀㊀该系统中热泵采用专为严寒地区开发的低温型空气源热泵,采用补气增焓型涡旋式压缩机,可应用于室外环境温度－２６ħ以上,制热温度可达５５ħ.每个供热模块由７台制热量为６８．６k W的空气源热泵并联组成,在设计条件下每个供热模块总制热量为４８０．２k W.该项目共设计１３个供热模块,总制热量为６２４２．６k W.与常规热泵水系统相比,该井口防冻系统采用的是制冷剂与空气的一次换热系统,减少了水系统的二次换热及管路热损失,加热效率更高.减少水泵㊁水管路等,系统更加简单.每个供热模块设置独立的井口专用防爆送风机,每个送风机设计风量为５９２００m２/h,全压㊀ ６６㊀第２１卷㊀８８６P a.根据送风设定温度设定电动风阀开度,自动调节新风和热风的混合比例,每个送风支路设置止回阀,防止气流逆循环.为了防止热泵融霜时形成 冷岛 效应,造成气流短路,对气流组织进行C F D模拟,将热泵安装在钢结构支架上,支架高度根据当地风向㊁风速以及热泵台数综合确定.既保证了空气循环量,又使空气从下方吸入中部机组,解决高负压问题.该系统设计P L C控制系统以及I O T远程监控系统,可实现每个供热模块以及多个模块之间的多级能量调节,根据不同室外温度调节送风温度和送风量,以确保系统供热量与需求负荷匹配.同时该系统可通过P L C与主控制器中心进行远程通信及监控,实现远程诊断及实时预警,可以在P C端㊁手机A P P端远程监控,实现无人值守.项目施工安装情况如图２所示.图２㊀某煤矿井口防冻供热项目１ ２㊀空气源热泵＋组合式空调箱设计方案本项目中另一个送风井为斜井,主斜井和副斜井设计风量分别为２２８０m３/m i n和４０００m３/m i n,室外进风温度t w为－１８ħ,冷热风混合后空气温度t h为２ħ,主斜井和副斜井的井口防冻热负荷分别为１０８４k W和１９０２k W.该井口防冻供热系统流程如图３所示,由空气源热泵㊁组合式空调箱㊁电辅热㊁电子除垢仪㊁蓄热缓冲水箱㊁水泵㊁定压补１．空气源热泵;２．电辅热;３．组合式空调箱;４．电子除垢仪;５．缓冲蓄热水箱;６．定压补水装置;７．软化水箱;８．全自动软水器图３㊀空气源热泵＋组合式空调箱井口防冻供热系统流程示意图补水装置㊁软化水箱㊁全自动软水器㊁水系统管路等组成.该供热系统采用的是制冷剂Ｇ水Ｇ风的二次换热,因此要求空气源热泵制取热水温度为６０~７０ħ,在室外环境温度－１８ħ工况下,常规的涡旋式空气源热泵制取热水温度最高为５５ħ,无法满足要求.设计方案如下:１)采用３台双级压缩螺杆式热泵,R１３４a制冷剂,设计条件下单台制热量为１０８５k W,总制热量为３２５５k W,制取热水最高温度为８０ħ,可将－１８ħ的冷空气加热至２８~３０ħ,与新风混合后温度为５~１０ħ,满足井口防冻送风温度设计要求(ȡ２ħ).２)采用煤矿专用组合式空调机组,总制热量㊀第３期殷喜德等:空气源热泵在煤矿井口防冻供热系统中的应用 ６７㊀ ㊀４２００k W,总风量２０００００m２/h.采用防爆电机,换热器采用高效不锈钢换热管和防腐铝翅片,大翅片间距设计,采用自动防冻措施,防止盘管内水温过低盘管冻裂.３)在系统中安装一个缓冲蓄热水箱,一方面减小空气源热泵融霜时系统内水温波动,另一方面可以在夜间进行谷电蓄热,节省运行费用.４)该系统可满足多项使用需求,在供暖季,主要满足井口送风新风加热,同时满足办公室供热需求.在非供暖季,可以替代燃气锅炉,为员工提供生活热水.２㊀空气源热泵井口防冻供热系统与传统供热方式对比分析空气源热泵供热方式与几种传统井口防冻供热方式对比分析结果如表１~表３所示.表１㊀不同井口防冻供热方式的环保和安全性对比项目燃气锅炉燃煤锅炉电加热空气源热泵环保性相对于燃煤锅炉,有效降低了有害气体的排放排放S O２,N O x以及烟尘等有害气体,环境污染严重无燃烧,环保性更好清洁能源安全性有泄漏风险,燃气有断供风险,运行不稳定容易引起火灾和人员窒息风险有漏电风险安全性好㊁运行稳定表２㊀不同井口防冻供热方式的运行费用对比项目燃气锅炉燃煤锅炉电加热空气源热泵总热量需求/k c a l３．３１ˑ１０９３．３１ˑ１０９３．３１ˑ１０９３．３１ˑ１０９能源热值８０００k c a l/m３５０００k c a l/k g８６０k c a l/(k W h)８６０k c a l/(k W h)年平均热效率０．８０．８０．９５２．５折算能源热值６４００k c a l/m３４０００k c a l/k g８１７k c a l/(k W h)２１５０k c a l/(k W h)能源消耗量５１７２８９．３０m３８２７６６２．８８k g４０５２２０５．０２k W h１５３９８３７．９１k W h 价格(以项目当地价格测算)３．０元/米３１．０元/千克０．５元/千瓦时０．５元/千瓦时总费用/(万元/年)１５５．２８２．８２０２．６７７．０表３㊀不同防冻井口供热方式的初投资和维护成本对比供热方式设备初投资与环保检测等费用/万元维护人员㊁设备保养㊁检测等成本/(万元/年)燃气锅炉１４０４０燃煤锅炉２００６０电加热１２０６空气源热泵５５０６㊀㊀通过上述对比分析,可以发现,空气源热泵在环保性和安全性方面最有优势.从运行费用方面对比分析,空气源热泵与电加热方式相比可节省约６２％,与燃气锅炉相比可节省约５０．３％,与燃煤锅炉相比可节省约７％.综合考虑初投资以及年运行费用㊁人员等费用,采用空气源热泵替代电加热方式,投资回收期为３．４２年,替代燃气锅炉方式,投资回收期为３．６５年,替代燃煤锅炉方式,投资回收期为５．８５年.３㊀结论笔者以山西某煤矿井口防冻供热改造项目中的平峒和斜井２种井口类型的供热需求为例,设计并分析２种不同形式的空气源热泵井口防冻供热系统,得出如下结论:１)对于平硐井口,宜采用涡旋式空气源热泵热风机组(制热温度５５ħ);对于斜井井口,宜采用双级压缩螺杆式空气源热泵机组(制热温度达８０ħ).２)空气源热泵应用于煤矿井口防冻供热系统,可以提供５５~８０ħ的热源,将室外冷风加热,与新风混合后送风温度为５~１０ħ,供热效果良好,运行稳定,满足设计要求.３)空气源热泵机组模块化设计,布置灵活,占地面积小,可缩短供热管网长度和减少热损失,实现分区供热.４)采用空气源热泵相比燃煤锅炉供热方式,每年可节省运行费用约７％,投资回收期约为５．８５年,具有一定的环保性和节能性,是煤矿清洁能源供热方式的较好选择.参考文献[１]㊀中国煤炭工业协会．２０１９煤炭行业发展年度报告[R]．２０２０Ｇ０５Ｇ１４．[２]㊀苗耀龙．寒冷地区基建矿井井筒结冰的危害及预防措施[J]．现代矿业,２０１６(５):２３４Ｇ２３５．[３]㊀煤炭工业矿井设计规范:G B５０２１５ ２０１５[S]．[４]㊀展海风,李云．水源热泵在煤矿行业的应用[J]．区域供暖,２０１０(５):２２Ｇ２５．[５]㊀王伟．低温热源热泵系统在煤矿采暖中的应用[J]．环境与生活,２０１４(６):４７Ｇ４８．[６]㊀煤炭工业供暖通风与空气调节设计标准:G B/T ５０４６６ ２０１８[S]．。

空气源热泵热水机组及应用工程实例分析空气源热泵热水机组以及高效、节能、环保、安装使用方便等诸多优点在国内得到赿来赿多的热水或者采暖用户认可和使用。

实际调查显示多数国外引进机组不同程度地显现我国长江中下游一带湿热的气候中水土不服，而国内传统空调厂家制造的空气源热泵机组在运行使用中多发生水温提升上限不高，多有不尽人意的地方。

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124低环境温度空气源热泵在北方区域供暖中的应用文/赖小平在“煤改电”的政策背景下，热泵因具有高效节能及环保的优势，在供暖工程中广泛应用。

在科技创新的推动作用下，出现了一种通过高能位使能量从低位热源空气流向高位热源的空气源热泵，其节能环保的优势更加突出，目前在我国北方地区的供暖工程中得到了普遍的推广及应用。

基于此，本文在介绍低环境温度空气源热泵优势及其应用情况的基础上，结合实例具体探讨低环境温度空气源热泵在北方地区供热中应用的方式和效果，以供参考。

随着双碳目标的提出，我国采取了一系列措施，以降低碳排放。

其中，为减少冬季燃煤污染、改善空气质量，大力推行了“煤改电”环保工程。

而在“煤改电”工程中，空气源热泵是其中主要解决方案。

空气源热泵是一种能使能量从低位热源向高位热源流向的节能装置，其主要以电能驱动的方式，不需要煤燃烧，可大大减轻城市空气污染，且不需要对原有的供热末端进行较大的改动，具有突出的节能环保优势。

当前，我国高度重视新能源发展，许多城市也由此进行了清洁能源的改造。

在这样的背景下，具有节能环保优势的空气源热泵，也迎来了更加广阔的应用和发展空间。

空气源热泵概述空气源热泵的工作原理及优势空气源热泵与空调器的工作原理相似，是通过电能驱动压缩机高速运行，从而压缩低温低压的气态制冷剂，使之成为高温高压的气态制冷剂，然后从压缩机腔体排出；通过系统管路流向冷凝换热器，在冷凝换热器中与被加热的介质（如空气、水、防冻液等）进行换热，被加热的介质温度升高后应用到使用侧，制冷剂经换热冷却凝结后，变成中温高压的液态制冷剂；然后经过膨胀阀节流后变成低温低压的液态制冷剂；再通过系统管路流向蒸发换热器，液态制冷剂在蒸发器内吸收空气中的热量，从而蒸发成为低温低压的气态制冷剂，然后再流回到压缩机内继续压缩，如此往复循环。

空气源热泵供暖的优势主要体现在以下几个方面。

第一，高效节能。

通过空气源热泵的工作原理可知，其热能主要来源于空气中的热量，即使是在零下12℃的低温环境下，其能效比仍可达2.50以上；而其他形式的能源供暖，在如此低的环境温度下，即使是不考虑漏热及热损耗的情况，其能效比也不可能达到100%。