武漢高校中央熱水節(jié)能解決方案

1、武漢高校中央熱水節(jié)能解決方案2010-8-4 15:38:52                                PHNIX(芬尼克茲)集團(tuán) 陳峰0前言 近些年來(lái)，國(guó)家對(duì)教育的重視程度越來(lái)越高，對(duì)教育的投入越來(lái)越大。高校年年擴(kuò)招，促使全國(guó)高校學(xué)生人數(shù)越來(lái)越多。武漢作為一個(gè)高校林

2、立的城市，校園的改建項(xiàng)目，擴(kuò)建工程也在逐漸增加，一切建設(shè)都是為了給學(xué)生提供一個(gè)良好的學(xué)習(xí)生活氛圍，一個(gè)良好的科研場(chǎng)所。但由于學(xué)校盲目擴(kuò)張，管理應(yīng)用等各方面的原因，使得高校每年的運(yùn)行花銷等各項(xiàng)費(fèi)用逐年加大，入不敷出，使得高校債務(wù)危機(jī)越來(lái)越嚴(yán)重。其中學(xué)生宿舍洗浴用中央熱水的消耗就是其中典型的一例，PHNIX中央熱水綜合節(jié)能解決方案很好的解決了這一問(wèn)題。1 PHNIX直熱式熱泵中央熱水機(jī)組簡(jiǎn)介   空氣源熱泵中央熱水機(jī)組是目前世界上最先進(jìn)、能效比最高的熱水設(shè)備之一。它運(yùn)用逆卡諾循環(huán)原理。利用設(shè)備內(nèi)的吸熱介質(zhì)（冷媒），吸收空氣中的能量后經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，并通過(guò)熱交換器使冷媒放出熱量生產(chǎn)

3、熱水。制取的熱水通過(guò)水偱環(huán)系統(tǒng)供應(yīng)給用戶。如圖1所示          圖1 PHNIX直熱式熱泵熱水機(jī)組應(yīng)用示意圖   熱泵技術(shù)作為二十一世紀(jì)的一個(gè)能源技術(shù)，“能量”通過(guò)熱泵的形式，可以被高效的利用，所謂高效利用有兩個(gè)含義，從環(huán)境角度來(lái)講，可以減少溫室氣體的排放，減少對(duì)環(huán)境的有害因素，從另外一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，就是降低了電力的高峰負(fù)荷，利用峰谷的電力制熱，減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。PHNIX生活熱水系列機(jī)組是一類專門為學(xué)生公寓、工廠宿舍的中央熱水供應(yīng)而設(shè)計(jì)的節(jié)能熱水機(jī)組。它具有以下特點(diǎn)：高效節(jié)能

4、：采用柔性壓縮機(jī)與國(guó)際先進(jìn)的SC高效換熱器，使能效達(dá)4.2以上，耗能僅是電熱水器的1/5，是燃?xì)鉄崴鞯?/2，是燃油鍋爐的1/3，為用戶節(jié)省可觀的運(yùn)行費(fèi)用。安全可靠：采用制冷工質(zhì)加熱水，完全消除了普通熱水器中有易燃、易爆、觸電、煤氣中毒等安全隱患，采用先進(jìn)的智能控制與人性化的補(bǔ)水方式，即使在氣溫高到43低至-10的情況下，機(jī)組也能運(yùn)行。經(jīng)久耐用：主機(jī)選用谷輪高冷凝溫度壓縮機(jī)、芬尼克茲專利技術(shù)的S&C換熱器、日本鷺宮電子膨脹閥、獨(dú)特的水流量和水溫控制。選用國(guó)際品牌制冷零部件，由于熱泵熱水系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水出水溫度一般不超過(guò)60，機(jī)器、儲(chǔ)水箱、管道等不易結(jié)水垢，機(jī)組使用壽命長(zhǎng)達(dá)十幾年，維護(hù)費(fèi)

5、用極低。方便舒適：全天候?yàn)橛脩籼峁M意的生活用熱水，用戶可隨時(shí)隨地都能享受到PHNIX空氣源熱泵熱水機(jī)組熱水的舒適。使用可靠：由于熱泵熱水機(jī)組主要從空氣中獲取能量,在-10亦可正常工作,故陰雨天對(duì)它影響較小，可全天候運(yùn)行，保證熱水供應(yīng)。安裝方便：熱泵熱水機(jī)組安裝簡(jiǎn)易，對(duì)安裝位置要求較少，可隨意安裝于通風(fēng)良好的室外。 適用范圍廣：適用于環(huán)境溫度-1043天候工作。2 PHNIX直熱式熱泵熱水機(jī)組主要配件特點(diǎn)（1）美國(guó)谷輪柔性渦旋壓縮機(jī)超高能效比，環(huán)保節(jié)能，使用時(shí)對(duì)大氣和環(huán)境無(wú)污染。具有卓越的可靠性，軸向及徑向均采用谷輪專利柔性設(shè)計(jì)，提供了前所未有的耐液擊和容忍雜質(zhì)的能力。內(nèi)置電機(jī)保護(hù)裝

6、置：有效保護(hù)電機(jī)免受高溫及高電流之損壞，使得壓縮機(jī)故障率大大降低。（2）S&C高效換熱器換熱效率遠(yuǎn)高于其他類型的換熱器，大溫差小流量，使得系統(tǒng)安全出水溫度達(dá)到55-60，制冷劑回路間隙小，減小了換熱器積油等缺點(diǎn)，換熱器內(nèi)部無(wú)接頭，降低了制冷劑泄漏等隱患。換熱器本身具有自清潔能力，使得機(jī)組長(zhǎng)期無(wú)垢高效運(yùn)行。（3）自主控溫裝置 根據(jù)進(jìn)出水溫度和脈沖流量計(jì)的信號(hào)，自動(dòng)計(jì)算出精確的流量，然后控制電動(dòng)球閥的開(kāi)度，從而達(dá)到自主控制出水水溫的要求。（4）親水鋁箔高效親水鋁箔耐腐蝕翅片：保證了熱泵長(zhǎng)期高效率可靠運(yùn)行，在熱泵制熱時(shí)縮短化霜時(shí)間，提高制熱能力。（5）開(kāi)機(jī)30秒出熱水高效率的換熱器配以科學(xué)合

7、理的管道設(shè)計(jì)縮短了冷水在系統(tǒng)中的滯留換熱時(shí)間，30秒即可輸出設(shè)定溫度的熱水。如圖2所示圖2 PHNIX直熱式熱泵熱水機(jī)組換熱器的換熱原理（6）貼心的回水控制每臺(tái)機(jī)組內(nèi)置名牌循環(huán)水泵，當(dāng)用戶水箱水溫低于設(shè)定溫度時(shí)機(jī)組自動(dòng)進(jìn)入循環(huán)加熱運(yùn)行模式，時(shí)刻保證水箱溫度。（7）德國(guó)威樂(lè)水泵采用知名品牌德國(guó)威樂(lè)水泵，能充分保證機(jī)組正常運(yùn)行，隨時(shí)為用戶提供舒適的生活熱水。（8）風(fēng)扇根據(jù)流體力學(xué)原理設(shè)計(jì)的流線型高效大葉片軸流風(fēng)扇，風(fēng)量大、噪音低；采用鋁合金材質(zhì)，硬度強(qiáng)，不變形，壽命可達(dá)50年以上。（9）功能強(qiáng)大的點(diǎn)陣液晶控制內(nèi)外電腦板聯(lián)合控制： 采用觸摸按鍵點(diǎn)陣液晶屏線控器，內(nèi)外電腦板聯(lián)合控制熱泵運(yùn)行狀態(tài)，外形美

8、觀，功能強(qiáng)大，增強(qiáng)了機(jī)組控制功能和穩(wěn)定性。 3 PHNIX直熱式熱泵熱水機(jī)組配置優(yōu)點(diǎn)說(shuō)明直熱供水能效高：開(kāi)機(jī)30秒即可獲得源源不斷的55的生活熱水，無(wú)需等待，補(bǔ)水速度快，在供水管道過(guò)長(zhǎng)或者管道熱損失較大的情況下，水溫也能達(dá)到國(guó)家生活熱水的要求。自主控溫：采用先進(jìn)的水路自控系統(tǒng)，根據(jù)進(jìn)出水溫和脈沖流量計(jì)信號(hào)，自動(dòng)計(jì)算出準(zhǔn)確的流量，控制電子水閥，精確控制水溫。智能除霜模式：微電腦控制系統(tǒng)結(jié)合盤管溫度、運(yùn)行時(shí)間和機(jī)組實(shí)際制熱能力來(lái)判斷機(jī)組實(shí)際結(jié)霜情況，達(dá)到除霜條件時(shí)，機(jī)組進(jìn)入除霜模式，提高運(yùn)行效率。多重保護(hù)：采用微電腦智能控制器，內(nèi)置防凍、高低壓、壓縮機(jī)過(guò)流、電源缺相錯(cuò)相等多重保護(hù)，充分保

9、證了機(jī)組在惡劣工況下的安全運(yùn)行。 4 方案設(shè)計(jì)選擇中央熱水工程方案首要考慮安全，同時(shí)要求管理方便、節(jié)能和環(huán)保。空氣源熱泵熱水機(jī)組沒(méi)有燃燒，沒(méi)有排放，沒(méi)有易燃易爆的隱患，比各種鍋爐和電加熱器都安全。又不像太陽(yáng)能熱水器受陰雨天和黑夜限制。空氣源熱泵熱水機(jī)能夠全天侯工作，機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行可無(wú)人值守。不僅初投資小，而且運(yùn)行費(fèi)用非常低，選用空氣源熱泵熱水機(jī)組具有極好的適用性。各方面信息顯示，在未來(lái)的1020年，礦物燃料的緊缺不會(huì)緩解，其價(jià)格將會(huì)不斷攀升。因此使用燃燒加熱熱水方式的熱能設(shè)備，無(wú)論是燃油或者燃?xì)舛紝⒚媾R運(yùn)行成本上漲的壓力，還涉及到廢氣排放及噪音控制等環(huán)境監(jiān)控的投入，同時(shí)也具有一定的安全

10、隱患?？諝庠礋岜脽崴O(shè)備是新一代的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，符合當(dāng)前建設(shè)節(jié)能型社會(huì)的國(guó)策。該系統(tǒng)采用逆卡諾原理，將空氣中的低品位的熱能,通過(guò)壓縮機(jī)做功,提升為高品位的熱能生產(chǎn)熱水，不但環(huán)保、安全、管理簡(jiǎn)單(全自動(dòng)控制)，而且不受天氣影響，可以全天候運(yùn)行，是目前所有熱水系統(tǒng)中綜合經(jīng)濟(jì)性能最好的一種,可以節(jié)省可觀的運(yùn)行費(fèi)用。我們按照“安全，節(jié)約，實(shí)用，可靠，”的原則，盡量為用戶節(jié)省的思想，編制了此方案，而且本方案規(guī)劃以寒冷季節(jié)為主，其他季節(jié)熱泵工況條件改善，將更能滿足要求。4.1 設(shè)計(jì)依據(jù)：1）、采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50019-2003）；2）、建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50015-2003)；4

11、）、給水排水制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50106-2001）；5）、建筑給排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50242-2002）；6）、建筑給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)；7）、芬尼克茲空氣源熱泵熱水機(jī)性能特點(diǎn)；8）、根據(jù)國(guó)家規(guī)定的供熱水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)；4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)：1基本條件1）教職工宿舍每天需供200人沐浴熱水，用水方式為淋浴，插卡取水。熱水量按每人用55熱水80L計(jì)算，即共16T熱水；2） 學(xué)生宿舍每天需提供1000人沐浴熱水，用水方式為淋浴，插卡取水。熱水量按每人用55熱水50L計(jì)算，即共50T熱水；3）必須保證冬季最冷月份的熱水供應(yīng)。2要求條件水箱供給的出水溫度為： 55以上。4.3 設(shè)計(jì)選型

12、：1、教職工宿舍設(shè)計(jì)用熱水情況：每天供給55以上熱水共16噸。2、學(xué)生宿舍設(shè)計(jì)用熱水情況：每天供給55以上熱水共50噸。3、設(shè)計(jì)選型過(guò)程： 整個(gè)系統(tǒng)由空氣源熱泵熱水機(jī)、水箱、水管、循環(huán)泵、電磁閥、智能控制器及一些檢測(cè)控制元件組成：熱泵熱水機(jī)通過(guò)高效壓縮機(jī)做功，把從蒸發(fā)器吸收的熱量通過(guò)冷媒傳到高溫水冷凝器中釋放給被加熱的水，從而實(shí)現(xiàn)“熱水”的目的。與集熱管熱水系統(tǒng)不同的是，熱泵系統(tǒng)在無(wú)陽(yáng)光照射的情況下通過(guò)熱泵的工作仍能產(chǎn)生熱水。儲(chǔ)水箱中熱水通過(guò)必要的控制可實(shí)現(xiàn)對(duì)用水點(diǎn)全天候供水或定時(shí)供水。 空氣源熱泵熱水機(jī)組選型重點(diǎn)在于冬季能滿足高峰期的熱水使用量。4.3.1. 教職工公寓在標(biāo)準(zhǔn)工況下，進(jìn)水溫度

13、15時(shí)，熱水出水溫度55、即需溫升40，所需熱水為16噸。熱負(fù)荷計(jì)算：Q=CMt=4.187*1000*16*（55-15）/3600=745kW設(shè)備選型:選PHNIX芬尼克茲空氣源熱泵熱水機(jī) PASHW060SB-2-C 3臺(tái) 在標(biāo)準(zhǔn)工況下，單臺(tái)機(jī)組額定制熱量為20kW，按每日16T水計(jì)算，機(jī)組所需運(yùn)行時(shí)間為：T=745/20*3=12.5h,即教職工公寓所選機(jī)組每天運(yùn)行時(shí)間約為1213小時(shí)。在冬季寒冷的季節(jié)，機(jī)組能力有所衰減，可以延長(zhǎng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間來(lái)滿足每日16噸的熱水需求。4.3.2. 學(xué)生公寓 在標(biāo)準(zhǔn)工況下，進(jìn)水溫度15時(shí)，熱水出水溫度55、即需溫升40，所需熱水為50噸。熱負(fù)荷計(jì)算：Q

14、=CMt=4.187*1000*50*（55-15）/3600=2326kW設(shè)備選型: 選PHNIX芬尼克茲空氣源熱泵熱水機(jī) PASHW130S-2-C 4臺(tái)， 在標(biāo)準(zhǔn)工況下，單臺(tái)機(jī)組額定制熱量為45kW，按每日50T水計(jì)算，機(jī)組所需運(yùn)行時(shí)間為：T=2326/45*4=12.9h,即學(xué)生公寓所選機(jī)組每天運(yùn)行時(shí)間約為13小時(shí)左右。在冬季寒冷的季節(jié)，機(jī)組能力有所衰減，可以延長(zhǎng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間來(lái)滿足每日50噸的熱水需求。 5 運(yùn)行費(fèi)用經(jīng)濟(jì)性分析5.1 其他熱水加熱設(shè)備運(yùn)行情況:若1噸自來(lái)水從15升溫至55，則需熱量40000kCal；加熱1噸水所需費(fèi)用見(jiàn)下表: 國(guó)內(nèi)現(xiàn)行熱水加熱設(shè)備運(yùn)行情況對(duì)比

15、表供熱方式燃油鍋爐燃?xì)忮仩t電熱水器空氣源熱泵燃料種類柴油天然氣電電污染情況比較嚴(yán)重不嚴(yán)重?zé)o無(wú)環(huán)境性能比較安全不安全不安全安全燃值10500kCal/kg8700kCal/m3860kCal/kWh860kCal/kWh熱效率80%85%95%420%燃料單價(jià)4.9元/kg3.4元/m30.8元/kWh0.8元/ kWh每噸熱水需燃料4.8kg5.4m349 kWh11 kWh每噸熱水費(fèi)用/元23.5218.3639.28.8注：能源價(jià)格有地區(qū)、時(shí)間差價(jià)5.2 采用PHNIX空氣源熱泵運(yùn)行費(fèi)用本工程熱水項(xiàng)目日用熱水總量按66噸，其使用PHNIX空氣源熱泵每年運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算如下：全年綜合能效按380

16、%計(jì)算，自來(lái)水溫度為15度，升溫至55度。 5.2.1 熱負(fù)荷計(jì)算日用水量m =66000kg所需熱負(fù)荷Q=cmt=1×66000×（5515）=2640000（kCal）5.2.2 空氣源熱泵熱水器運(yùn)行費(fèi)用耗電量：2640000÷860÷3.8=808（度/天）運(yùn)行費(fèi)用：808×0.8=646.4（元/天）平均費(fèi)用：646.4÷66=9.8（元/噸）則年總運(yùn)行費(fèi)用為646.4（元/天）×200天=129280元5.3 采用其他設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用5.3.1 燃?xì)忮仩t運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算天然氣熱值8700kCal/m3，效率85%，管道熱損

17、失5%，天然氣3.4元/立方。耗氣量：40000÷8700÷0.85÷0.95=5.7（立方/天）運(yùn)行費(fèi)用：5.7*3.4=19.38（元/噸）故加熱66噸 55熱水其年運(yùn)行費(fèi)用=19.38元/噸×66噸×200天=255816元。5.3.2 燃油鍋爐運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算輕柴油熱值10500kCal/kg，效率80%，管道熱損失5%，5.6元/kg。耗油量：40000÷10500÷0.8÷0.95=5（kg /天）運(yùn)行費(fèi)用：5*4.9=24.5（元/噸）故加熱66噸 55熱水其年運(yùn)行費(fèi)用=24.5元/噸×66噸×200天=323400元5.4 各加熱設(shè)備加熱66噸55熱水運(yùn)行成本對(duì)比各