蓝焰高科(天津)燃气技术有限公司
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太阳能-空气源燃气机  热泵供生活热水

发表时间:2022-12-21 13:47


太阳能-空气源燃气机

热泵供生活热水

冷暖一体 | 一机三用 | 无霜运行

一、工程概况

项目位于杭州市,用地位置依山傍水,项目定位为五星级旅游酒店,建筑总高度为20.2m,建筑层数为4层(无地下室),客房含单人间、双人间及套间,总计188间。该项目仅一路市供水。该工程设置集中热水供应系统,为确保冷、热水系统压力平衡,冷、热水均采用同源供水。项目所在地距城区较远,无可资利用的废热资源、无市政热力,属太阳能资源一般区、夏热冬冷。根据项目所在地条件,拟采用太阳能+空气源热泵集中热水的供应系统。

二、系统工作原理

该项目使用太阳能+空气源热泵集中热水系统,采用太阳能热水系统时,为了避免连续阴雨天气或太阳能不足造成的热水供应不足,一般采用辅助热源,如空气源燃气机热泵或空气源电热泵。太阳辐射较强时由太阳能换热子系统对生活热水的冷水补水进行预热,预热后的生活热水进入串联的空气源燃气机热泵换热子系统,当进入的预热水温度不超过60℃(可设定)时,自动启动空气源热泵,由空气源热泵加热管道内的热媒进行换热,当水温达到60℃后,由于热媒与热水的温差较小,热泵换热的效率很低,则空气源热泵自动停止加热。

三、设计依据

(1)GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》;

(2)GBT22069-2008《燃气发动机驱动空调(热泵)机组》;

(3)GB50015-2003(2009年版)《建筑给水排水设计规范》;

(4)《实用制冷与空调工程手册》;

(5)《空气调节用制冷技术》(第四版);

(6)《小型制冷装置设计指导》;

(7)根据用户所提要求。

四、选型计算

4.1、设计小时耗热量计算

根据当地供水部门提供的水温数据,本项目冷水计算温度按10℃计,各用水部门的用水定额、用水单位、小时变化系统数、使用时数等见表1。该工程设计小时耗热量按下式计算。

Qh=Kh ×m×qr ×C×(tr-tlρr ×Cγ/(3600×T)

式中:

Qh——设计小时耗热量(kW/h);

Kh——小时变化系数;

m——用水计算单位数(人数或床数);

qr——热水用水定额(L/人·次);

C——水的比热(kJ/kg·℃),C=4.187(kJ/kg·℃);

tr——热水温度(℃),tr=60;

tl——冷水温度(℃);

ρr——热水密度(kg/L);

Cγ——热水供应系统的热损失系数,Cγ=1.10~1.15;

T——每日使用时间(h)。

设计小时耗热量按同一时间内出现的用水高峰的主要用水部门的设计小时耗热量,加其他用水部门的平均小时耗热量计算。酒店各功能区设计小时耗热量计算结果见表1。

表1 生活热水耗热量计算


4.2、集热器面积计算

太阳能系统的集热面积由热水负荷(产水量)和管道热损失率确定,根据现场情况及项目提供用水资料,

本项目每天设计产水量为40t/d,所需集热器面积为:

Ac=Qw×Cwtend-ti)×f/[Jrηcd(1-ηL)]

式中:

Qw——日均用水量,40000kg;

ηcd——集热器全日集热效率50%~60%,取55%;

Ac——直接系统集热器采光面积,m2

Jr——所在地集热器总面积的月平均日太阳辐照量,查全国主要城市各月设计用气象参数,可得到浙江杭州平均日太阳辐照量为11.59MJ/m2

f——太阳能保证率0.4~0.8,取0.55;

tend——储水箱内水终止温度,60℃;

Cw——水的定压比热容,4.187kJ/(kg·℃);

ti——水的初始温度,取10℃;

ηL——管道及储水箱热损失率0.20~0.30,取0.20。

计算可得太阳能集热器面积Ac=903m2

因露面造型和设备问题导致安装太阳能使用面积有限,本系统集热器选用横式方柱型集热器,每台集热器的集热面积为7.7m2,总计使用118组太阳能集热器,每组使用50支真空管,直径58mm、长1.8m。

设置辅助热源时,辅助热源的供热量:

QF=Qh-Qg

式中:

QF——辅助热源供热量,kW;

Qh——设计小时供热量,kW。

式中适用于空气源燃气机热泵作为主热源、其他热源作为辅助热源的情况。太阳能集热系统作为主热源、其他热源作为辅助热源时,计算辅助热源供热量的方法相同。

4.3、设备选型计算

综上所述,该工程每天总共需要供55℃的热水68t机组运行15h(运行时间可调整),酒店内生活热水综合最大时耗热量为704.07kW,取710kW。

(1)方案一:空气源燃气机热泵

采用燃气机热泵机组GEHP-KXLY-195(蓝焰高科空气源燃气机热泵),单台额定制热量195kW,故设备选择如下:

GEHP-KXLY-195:710÷195=3.6,取4台。

采用4台型号GEHP-KXLY-195空气源燃气机热泵即能满足要求。

(2)方案二:空气源电热泵

采用30P电空气源热泵,单台制热量72kW,故设备选择如下:

710÷72=9.86,取10台

因此选择10台型号为30P的空气源电热泵可满足要求。

五、运行成本分析

生活热水耗热量:Q=cmΔt=4.187×68000×(60-10)=14235800kJ/h

全年生活热水耗热量:Qz=14235800×365=5196GJ     

运行费用分析采用的数据为:商用天然气价格经查资料为3.0元/m3;电费为0.85元/kWh。

(1)方案一

全年生活热水太阳能预热量:908.6×11.59×365×0.55/0.55×(1-0.2)=3075GJ;全年生活热水空气源电热泵再热量5196-3075=2121GJ;空气源电热泵COP=3.0;全年生活热水空气源电热泵再热耗电量2.121×109÷3600÷3.0=196389kWh,全年生活热水空气源电热泵再热耗电费用:0.85×196389=16.69万元

(2)方案二

全年生活热水太阳能预热量3075GJ;全年生活热水空气源燃气机热泵(蓝焰高科燃气热泵)再热量5196-3075=2121GJ;GEHP-KXLY-195的PER=1.3;全年生活热水空气源燃气机热泵再热耗气量:2.121×109÷3600÷1.3÷10=45321m3,全年生活热水空气源燃气机热泵再热耗气费用3.0×45321=13.60万元。

各方案整理如下表2所示:  

     表2 方案对比整理表


综合考虑,集中生活热水供应采用太阳能+空气源燃气机热泵系统具有运行效率高、稳定可靠、安装维护方便,根据项目所处位置的气候特点设备可进行灵活组合等优点,且有较好的经济和环境效益。而且燃气机热泵(蓝焰高科空气源燃气机热泵)的采用发动机余热除霜,当翅片式换热器结霜时,将高温防冻液通过翅片管,5min内即可完成化霜。克服了空气源热泵冬季运行时在湿度较大地区容易凝霜,影响热泵机组的产热效率。空气源热泵辅助供热太阳能热水系统,将热泵技术和太阳能热利用技术有机结合起来,以空气源热泵作为传统太阳能热水器的辅助热源,既具有太阳能热水器的优点,又可保证系统全天候运行,是适宜推广的生活热水系统形式。


【END】


燃气空气源热泵主要应用场景:

一)空调领域

1、舒适空调:需要供冷供暖各类建筑,如宾馆、酒店、写字楼,医院、学校、住宅小区、商场超市、城市综合体、物流园、工业园区厂房、车间。

2、净化空调:医院、净化车间等需要恒温恒湿净化的场所。

3、工艺空调:工厂工艺降温冷却。

二)供热、卫生热水领域

1、大面积集中供热、游泳池、住宅小区、医院,学校,写字楼、宾馆酒店、别墅、农村住宅、工厂车间。

2、生产工艺加热及热水,各类需要热水和清洗的车间、洗浴场所等。

三)农业种植、养殖及烘干领域

1、花卉、蔬菜、水果种殖大棚加热(降温)恒温恒湿。

2、各种菌类种植恒温恒湿,二氧化碳含量控制。

3、鸡、鸭、鹅、猪、牛等动物饲养场所恒温通风。

4、海水养殖池水加热恒温。

5、各类农副产品、工业品、污泥等需要烘干的产品。

四)冷冻冷藏冷链物流领域

1、化工医药:化工、医药生产工艺,用于精细化工反应冷却及温度控制。

2、低温冷藏物流业:保鲜库、化学品恒温库、大中小冷藏库。

3、食品工业:水饺、面食、鱼丸、料理食品等系统。

4、农业:生物环境温控、谷物冷却、恒温恒湿库、气调保鲜库、果品催熟库。

5、宰杀加工业:鸡、鸭、鹅、猪、牛等,肉类冷藏保鲜。

6、建筑业:游泳场、人工造雪、滑冰场等。


公司|蓝焰高科(天津)燃气技术有限公司

产品|空气源燃气机热泵

型号|GEHP-KXLY-75GEHP-KXLY-195

电话|400-665-6216

微信|19922424336

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