空氣源熱泵機(jī)組在城市浴室的應(yīng)用

馬雨靜

關(guān)鍵字空氣源熱泵機(jī)組；浴室；應(yīng)用

1 引言

浴室用水加熱，從傳統(tǒng)燃煤鍋爐燒水、燃油、燃?xì)鉄?、再到電熱燒水，再到太?yáng)能加熱，一直發(fā)展到今天的空氣源熱泵機(jī)組。燃煤鍋爐因不環(huán)保已被城市逐漸淘汰，太陽(yáng)能存在陰天不制熱、不穩(wěn)定的問(wèn)題；柴油鍋爐和電熱水設(shè)備成本較高，而空氣源熱泵機(jī)組的出現(xiàn)，給人們的生活帶來(lái)了方便，它與其它熱水產(chǎn)品相比，運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，很好地避開(kāi)了傳統(tǒng)太陽(yáng)能產(chǎn)品受天氣陰晴的影響。它無(wú)可燃可爆氣體，無(wú)廢氣廢水廢渣排放，且成本低，技術(shù)先進(jìn)，安裝方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，既環(huán)保，又可減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，所以空氣源熱泵機(jī)組將成為未來(lái)浴室熱水產(chǎn)品的發(fā)展方向[1][2]。

2 空氣源熱泵機(jī)組結(jié)構(gòu)

礦區(qū)某小區(qū)浴室使用的是RSADV130HD型空氣源熱泵機(jī)組兩套（每套5臺(tái)），該空氣源熱泵機(jī)組是由壓縮機(jī)、熱交換器、軸流風(fēng)扇、保溫水箱、水泵、儲(chǔ)液罐、過(guò)濾器、節(jié)流裝置和電子自動(dòng)控制器等組成（如圖1）。壓縮機(jī)采用全封閉活塞式，冷凝器工作介質(zhì)采用R22冷凝劑，采用翅片蒸發(fā)器，節(jié)流裝置采用電子膨脹調(diào)節(jié)閥。

圖1 空氣源熱泵機(jī)組結(jié)構(gòu)示意

3 空氣源熱泵機(jī)組技術(shù)參數(shù)

（1）超低溫型（直熱式）空氣源熱泵機(jī)組（供浴池?zé)崴撼鏊疁囟?0℃、單臺(tái)制熱量150 kW、電機(jī)功率46.6 kW；

（2）浴池?zé)崴茫ê娍兀? 臺(tái)：流量25 m3/h、揚(yáng)程13 m、功率2.2 kW；

（3）超低溫型（循環(huán)式）空氣源熱泵機(jī)組（供淋浴熱水）：出水溫度60℃、單臺(tái)制熱量150 kW、電機(jī)功率46.6 kW；

（4）淋浴熱水泵（含電控）2 臺(tái)：流量25 m3/h、揚(yáng)程13 m、功率2.2 kW；

（5）淋浴熱水循環(huán)泵（含電控）2 臺(tái)：流量23 m3/h、揚(yáng)程28 m、功率4 kW。

4 空氣源熱泵機(jī)組工作原理

RSADV130HD 型空氣源熱泵機(jī)組是一種將低溫?zé)嵩吹臒崮芎碗娔苻D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩吹难b置?？諝庠礋岜脵C(jī)組工作時(shí)，通過(guò)熱泵內(nèi)的空壓機(jī)壓縮做功，源源不斷將電能轉(zhuǎn)換為熱能，再通過(guò)熱泵內(nèi)的熱交換器將熱能傳遞給水，從而使水的溫度逐漸上升，直至達(dá)到浴室要求的淋浴溫度。

如圖2，具體工作過(guò)程：接通電源后，軸流風(fēng)扇開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，室外空氣通過(guò)蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換，低溫低壓的液態(tài)冷媒經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器（空氣側(cè)熱交換器）吸收空氣中的熱量Q1而蒸發(fā)，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，溫度降低后的空氣被風(fēng)扇排出系統(tǒng)。同時(shí)，蒸發(fā)器內(nèi)部的冷媒吸熱汽化被吸入壓縮機(jī)，壓縮機(jī)在電能Q2作用下將這種低壓冷媒氣體壓縮成高溫、高壓氣體送入冷凝器，高溫高壓的氣態(tài)冷媒在交換器內(nèi)與冷水進(jìn)行熱交換，冷媒放熱而冷卻為液態(tài)。冷媒放出的熱量Q3使冷水得到加熱。

液態(tài)冷媒通過(guò)節(jié)流膨脹閥減壓，再次流入蒸發(fā)器，又具有了再次吸收蒸發(fā)的能力。如此反復(fù)循環(huán)，空氣中的熱能被熱泵不斷送到水中，使保溫水箱里的水溫逐漸升高，最后達(dá)到所需溫度55℃左右。

冷水直接進(jìn)入空氣源熱泵機(jī)組入口，空氣源熱泵機(jī)組按設(shè)定的溫度進(jìn)行加熱，加熱后的熱水經(jīng)空氣源熱泵機(jī)組出口進(jìn)保溫水箱，然后通過(guò)循環(huán)泵從保溫水箱抽水送入洗浴系統(tǒng)。它利用電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)工作，吸收空氣中大量的熱能，再傳輸?shù)剿?。整個(gè)過(guò)程既不是電阻絲發(fā)熱來(lái)燒水，也不是大量電能轉(zhuǎn)化為熱能，電在這里只是起著驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)的作用，所以，空氣源熱泵熱水機(jī)組的作用是將空氣中的熱量轉(zhuǎn)移到水中。

圖2 空氣源熱泵機(jī)組工作原理示意

根據(jù)能量守恒定律有：Q1+Q2=Q3，因此Q3＞Q2。亦即冷水吸收的熱量要2～3 倍地大于壓縮機(jī)工作消耗的電能，其間的差值是從周?chē)諝庵形諄?lái)的熱量。所以空氣源熱泵機(jī)組運(yùn)行成本只有電加熱的，燃油加熱的，太陽(yáng)能加熱的

5 使用效果

5.1 浴室規(guī)模

礦區(qū)某小區(qū)浴室周?chē)黄椒焦锓秶鷥?nèi)，現(xiàn)坐落有59棟老式居民樓，常住人口1萬(wàn)多人。過(guò)去近30年里，隨著樓房和居住人口的逐年增多，原有的規(guī)模小、浪費(fèi)大、能力低、不上檔次的傳統(tǒng)浴室已不能滿(mǎn)足現(xiàn)有洗浴人數(shù)和洗浴質(zhì)量的需求。為了進(jìn)一步改善居民生活水平，上級(jí)決定從降本增效角度出發(fā)擴(kuò)大浴室規(guī)模，采用RSADV130HD型空氣源熱泵機(jī)組作為供熱設(shè)備，洗浴人數(shù)由原來(lái)的200人/天提升到500人/天。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

5.2.1 加熱1 t水經(jīng)濟(jì)比較

加熱1 t 水上升40℃費(fèi)用比較，自來(lái)水平均溫度15℃左右，加熱至55℃的熱水，需要40 000千卡熱量，加熱每噸水需要費(fèi)用見(jiàn)表1。

表1 加熱1 t水經(jīng)濟(jì)比較

可見(jiàn)每加熱1 t 熱水成本，燃煤鍋爐是9.86 元，柴油鍋爐是29.44元，電熱水設(shè)備是57.33元，空氣源熱泵機(jī)組是13.57元。

5.2.2 各項(xiàng)指標(biāo)比較

每天按加熱80 t熱水計(jì)算見(jiàn)表2。

表2 各項(xiàng)指標(biāo)比較

可見(jiàn)，空氣源熱泵機(jī)組比柴油鍋爐每年節(jié)省46.25萬(wàn)元，比電熱水設(shè)備每年節(jié)省127.69萬(wàn)元。

6 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，城市浴室應(yīng)用空氣源熱泵機(jī)組，不僅克服了原始燃煤鍋爐、太陽(yáng)能、燃油鍋爐和電熱水設(shè)備存在的各種問(wèn)題。還能節(jié)約人工，提高工作效率，節(jié)省電能成本，是一種值得推廣的安全、節(jié)能、環(huán)保型產(chǎn)品。