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员工洗浴热泵中央热水项目技术方案

建设单位基本情况及设计要求:

1、 建设单位职工男女浴室每天约140人洗浴,分为早晚两个班次,每个班次约70人次洗浴,班次间间隔约8小时,同时需兼顾单位食堂的热水需求。该项目日需热水量按《工业企业淋浴用水定额》计算人均热水量(60℃)为60升,考虑一些不确定因素人均热水量按80升每人计算,考虑到食堂用水需求,因此日需热水总量按15吨(60℃)计。


 热水用水量及一般水温要求

类  别

卫生器具

名  称

单次用水量

(L/人次)

小时用水量

(L/小时)

水  温

(℃)

特  点

住  宅

淋  浴

50~70

100~140

37~40

单次定时

集体宿舍

淋  浴

70~100

200~300

37~40

单次定时

公共浴室

池  浴

淋  浴

100~150

200~300

37~40

长时间

集体浴室

淋  浴

40~60

200~500

37~40

多次定时


2、建设单位为达到节能减排的目的,拟采用节能型热水系统替代传统锅炉,要求相比传统锅炉系统年节约能耗费用支出70%以上。

3、传统太阳能热水系统受阴雨天及光照的影响多采用电加热作为辅助能源,因上海地区为太阳能资源利用一般区,每年约130天需完全依赖电加热,热泵系统年平均运行费用远低于太阳能(电辅助)系统,当然如采用太阳能和热泵互补系统是最佳运行模式,但设备初投资较高,因此建议建设单位采用目前节能设备中性价比最高的空气源热泵系统。

空气能热泵中央热水系统介绍

(一)中央热水优选空气能热泵的原因

1、空气热能+电能是一种经济组合新能源

空气是一种资源,空气中的热能是通过太阳能辐射获取的一种取之不尽的可再生能源;电能是一种清洁能源,大量利用空气热能通过输入少量电能来满足生产或者生活热水的需求,既符合国家能源政策的导向,又可以给用户带来节能所产生的巨大经济效益。

2、节能效果显著

气源热泵热水系统运行成本是电热水锅炉的23.7%,是燃气热水锅炉的36.6 %,是太阳能热水+电辅助互补系统的81.6%,节能效果十分显著;上海地区热泵热水系统运行年平均吨热水(55℃)能耗成本<10元,为了证明节能指标的确定性,系统安装三相电度表和水表,节能效果用数据说话。

3、优先谷电区间运行

通常企业的公共浴室是在下午的16点左右开始供水,在晚上20点左右结束供水;然后系统补水进入集热升温阶段,换句话说热泵系统总是优先工作在谷电区间,其避峰节能对城市和企业都意义重大。

4、可以全天候工作

热泵热水系统可以全天候工作,阴雨天气、闷热天气和晚间,空气中蕴藏着的巨大潜热是热泵节能得天独厚的条件,特别适合上海地区安装使用,比太阳能集热系统具有更好的集热性能。

㈡、系统采用模块化设计

1、模块设计以成功的工程案例为基础,具有设计规范、结构先进、技术成熟、运行可靠等等工程技术优点。

2、模块化设计,系统并联运行可分可合,可根据环境温度和热水使用负荷优化调节设备开启台份,保证节能运行。

3、、在使用过程中,即使某一模块出现故障需要维修也不影响整个系统的运行,特别适合大型中央热水系统。

4、在施工阶段,模块化设计可以分步实施;在浴室不停止使用的条件下,通过局部改造分布投用的办法,合理解决改造与使用的矛盾。

空气源热泵原理简介

 空气源热泵热水器是一种高效集热装置,由压缩机、空气换热器、膨胀阀和水换热器等部件组成,运用热力学逆卡诺循环原理,通过压缩机做功,使工质产生物理相变(气态—液态—气态),吸收空气中的热量,反复循环将水加热,能效比可以达到300~500%甚至更高。


 

对比空气源热泵、煤锅炉、天然气、人工煤气、电热水器、0#柴油不同方式供热水的经济型比较图表请参见如下:

 


一、空气能热泵中央热水系统技术方案

(一)地理环境和位置

项目地址位于上海市嘉定区

1、上海地区气象参数

 ※上海地区自来水地下水温在15℃~20℃。

※上海地区年平均气温为15.7℃。

(二)热泵中央热水系统方案简介


本工程位于上海**厂区内,配置节能型热泵中央热水系统提供员工洗澡热水。

1、现场情况及主要技术指标

职工每天洗浴人数约140人,食堂用水。

日最高用水定额:80升/(人*天,经验值,高于定额标准,热水量不够,易造成不必要麻烦)+食堂用水。日用热水总量按15吨。

要求可根据洗浴人数控制水位高低,热水供应稳定,须有应急设备。

供水时间:每天分时段定时供水 供水温度:55℃

2、系统特点及功能

利用空气能热泵热水系统作为加热系统,系统含有应急加热设备,以备不时之需。

节能


利用空气能热泵热水系统作为主加热系统,年平均能效比可以达到400%左右,与传统的燃气锅炉、电加热、太阳能加电加热相比,可以达到更佳的节能目的。
     
自动水位控制,可设定低谷电时间加热;

1) 定时上水:系统可根据用水时间定时定量上水,保证储热水箱内有充足的水位;

2) 加热时间设定:系统可设定加热时间,充分利用谷电工作。
整个系统为全自动运行,无需专人看管。

方便用户,运行操作均为自动控制执行模式(应急加热为手动模式,仅在设备故障时使用)。

3、热水系统安装位置

根据项目现场选择原旧水箱位置放置热泵、水箱等设备,热泵机组放置在屋面预制基础上,水箱基础采用18号工字钢焊接调高,平台采用槽钢焊接后放置,并采用减震措施。

1、热水系统主加热系统—清华同方空气源热泵选型计算

⑴ 热泵选型通常需要满足以下基本条件,在当地冬季环境温度最低时,热泵满负荷运行时间<设备允许工作时间,并能够满足设计容量与出水温度的要求。
      
⑵ 选型计算通常取年平均值,上海市年平均环境气温为15℃左右,年平均水温假设也是15℃的条件下。

根据热负荷计算公式:

              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1.00

   热水系统工程,地点:上海;日用水量:15 m3,水温:55℃。

计算过程:

   第一步:查询气象参数

    上海: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;

          自来水温度是15~20℃;

             气候条件适合空气源热泵热水机组的使用

计算过程:

    第二步,标准工况下确定总用水量,并根据总热水量确定总热负荷。

  总用水量50m3/天。考虑到其它综合因素取安全系数K=1.1,则总热负荷:

   Q=V* c(tr-tl)K/860(kcal/ kW.h)

    =50000*(45-151.1/860=1744kW.h

计算过程:

    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。

    设选用TFS-SKR840(S)机组,该机组名义工况下的制热量为36kW。

    计算机组数量:

    N=Q/T.W =1744/12*36=4.03 ≈ 4

      结论:   2台TFS-SKR840热泵热水机组能够满足该项目日产16吨以上热水的要求。

⑶ 设计选用清华同方TSR-840S气源热泵机组2套,单台额定输入功率7.68千瓦,制热功率36千瓦;总输出热量36×2=72千瓦×860kcal=61920kcal,工况条件为环境温度15℃,日工作时间按10小时计算(可充分利用谷电区间工作),充分利用用电低谷时段电费的低廉性,气温较高时工作时间缩短,气温低于10℃时机组工作时间相对延长,可保证机组的设计产水量。

热泵机组性能参数TFS-SKR840(S)

产品型号性能数据

TFS-SKR840(S)

1

名义制热量※

kW

36

2

额定功率※

kW

7.68

3

电源形式

 

380-3-50

4

额定电流※

A

17

5

最大运行电流※

A

19.4

6

内置水泵

功率

kW

0.82

(可选)

电流

A

1.3

7

辅助电加(北方可选)

功率

kW

12

电流

A

18.2

8

名义产水量

L/h

840

9

名义水流量

m3/h

5.78

10

最大水流量

m3/h

7.8

11

水阻力损失

kPa

70

12

最高出水温度

60



清华同方空气能热泵优势及控制介绍:

机组适应性

所有配件均为世界名牌中精选出来的优质产品,配合本公司的精心制作,质量稳定可靠。

运用最先进的设计思想,采用特殊形式的加大换热器、低压力损失的系统设计、以及高效压缩机和可靠完善的控制,使机组在室外温度-10℃~45℃、相对湿度70%范围内,均可平稳运行。

机组控制

机组自带全自动控制系统,可同时控制机组内置循环水泵。各种参数的设定和监控可实现同步,并且参数设定和监控系统支持远程控制。

依据模糊控制原理,动态检测用户负荷。快速达到设定温度后,保持负荷动态匹配,平稳运行。

根据当地的气候特点和用户的使用习惯,按照需要设定机组的工作参数。

水质要求低

大多数空气源热水器,使用的是板式换热器。此类换热器对水质要求很高,如自来水不经过软化处理,很容易造成结垢,使得换热效率大幅下降。因此需要定期拆卸清洗,为客户带来不便。同方机组采用套管式换热器,体积小,效率高,对水质无要求,市政自来水直接进水。

另外,采用套管式换热器,其形式为铜管集束缠绕,氟利昂与水逆向流动,并形成扰流,以加强换热效果。

化霜能力强

环境温度在-2℃~2℃区间,机组最易结霜,严重影响机组的热交换能力,所以所有机组都必须配备化霜能力。一般的机组采用的是反相除霜,即让机组制冷运行,借助空气换热器的热量化霜。但这样会影响这个系统的制热效果,且除霜效果差。

同方机组采用电除霜技术,除霜时不制冷,不影响制热效果;选用亲水铝箔作为换热器的翅片,降低器金属性,光滑不易结霜。

机组运行稳定性

为了防止机组在运行中由于天气或人为原因而造成损伤,系统提供了多种智能保护功能:

进、出水温度极限保护---防止由于人为误操作,将系统进、出水温度设定过高,从而破坏整个系统。

压缩机、冷凝风机过载保护---防止三相电压不平衡或缺相对压缩机、风机电机造成损坏。

系统高压保护---防止制冷剂压力过高对系统造成破坏。

系统低压保护---防止制冷剂压力过低或缺油而烧毁压缩机。

2、储热系统—双层不锈钢水箱

本设计方案采用2台8吨的水箱,为双水箱系统。


本系统的保温水箱采用加厚形双层不锈钢保温水箱,内胆采用进口SUS304-2B食品级不锈钢、外壳采用SUS201不锈钢制成。中间为聚胺脂发泡保温,厚度达50mm。并采用氩弧焊焊接,不破坏不锈钢材料表面。保证了保温水箱的使用寿命。

本项目采用圆柱形不锈钢保温水箱。

3、系统控制

本项目为全自动运行并带有手动控制装置。

热泵控制系统

热泵控制系统是辅助加热系统的指挥中枢,其性能的高低直接影响到系统的运行效率。

同方空气能控制系统采用先进的微积分调节技术,梯度化霜控制软件,确保在低温、高温度的环境下,空气能热水机组能正常供热。

4、管路系统、管道保温及防护系统

本系统的所有主管路均采用PPR稳态复合管道进行联连,管道不生锈、不变形,大大延长管道使用寿命。

管道防护采用壁厚为30mm及以上的橡塑管进行保温,同时用厚度为0.4mm的铝皮对橡塑管进行表面包装和防水处理,整个铝皮包装接缝平滑过渡,使保温性能更好,同时也更好的保护了管路,延长系统寿命。

5、循环水泵

采用格兰富系列水泵,该品牌为世界一流品牌,格兰富水泵具有效率高、噪音低,质量可靠,使用寿命长等优点。

6、电源总功率—热泵主机、应急电加热

电源总功率为:热泵电源7.68×2KW、循环水泵电源0.82×2KW、应急电源9KW×4.合计53KWAC380V/50Hz三相五线制。(包含热泵主机\水泵及应急加热设备)。

7、各种优质配件

本系统的其它配件,均采用世界知名/国内知名品牌。如各种阀门采用国内知名品牌永德信,电线采用国内知名品牌——起帆。

二、节能效果及投资回收期

本项目建成后,将对节约能源费用做出积极的贡献。相比天然气加热系统,本项目每年可以产生如下节能效果。

项目

热泵

天然气

 15吨水15℃升温到55℃每天需提供能量(Kcal)

672000

672000

 理论热值  (Kcal/Kwh)

860

8,500

效率

400%

75%

每天燃料耗用

183 (Kwh/d)

98.85(m3/d)

燃料单价(元/Kwh 元/m3)

0.50(峰谷均价)

3.79

每年燃料费用(元)

33397

136744

固定资产追加投资(元)

120000

/

回收年限(年)

1.20

/

热泵系统相比燃气锅炉每年可节约能源消耗约10万元;



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