余姚市某宾馆空气源热泵热水工程空气源热泵热水系统方案.docx
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余姚市某宾馆空气源热泵热水工程空气源热泵热水系统方案
余姚市某宾馆空气源热泵热水工程
工程方案
方案编号：
项目负责人：
联系电话：
手机：
一、空气源热泵热水器工作原理
传统的热水器（电热水器，燃油、燃气热水器）具有能耗大、费用高、污染严重等缺点；太阳能热水器的运行又受到特殊气象条件的制约；而热泵热水器以空气、水、太阳能等为低温热源，以电能为动力从低温侧吸取热量来加热水，热水通过循环系统直接送入用户作为热水供应。
它利用设备内的冷媒从自然环境空气中采集热能并通过热交换器使冷水升温，同时排放冷气。
其工作原理如图1所示：
图1热泵热水器工作原理
二、产品特点
本公司空气源热泵热水器的核心部件：
压缩机，全部选用copeland谷轮公司生产的高效涡旋压缩机，适用于热泵热水器上使用。
空气源热泵热水器的关键配件，均选用ALCO商业制冷及空调系统配件。
热泵热水器与传统热设备相比，有以下显著特点：
2.1高效节能
空气源热泵热水器能效比COP值在5~6之间（标准工况下），即使在冬季超低温情况下也达到1.8（-7℃），全年综合能效比COP值在5~5.5间。
高于市面上一般的热泵热水器。
2.2使用安全
加热方式完全不同于普通电加热，从根本上杜绝了普通电加热漏电、干烧等安全隐患；电路只有控制线路而无强电线路连接，实现了完全水电分离。
2.3健康环保
无任何有害气体排放；无温室气体排放；无致酸雨气体排放；无废热污染。
2.4技术先进
采用先进的控制技术，整个系统处于自动控制的运行状态之中。
2.5运行稳定、维护简单，维护费用极低
空气源热泵热水器系统简单；无需专人管理、维护，因而可极大降低维护、维修费用。
2.6清洁无垢
小温差传热，不结垢，清洁方便。
三、工程方案设计
3.1工程概况
根据本工程现场了解的情况，目前宾馆房间65间，主要供应热水为日均12m³。
3.2设计依据
根据机组在余姚冬季时使用的最低环境温度5℃，以及机组在对应的环境温度下的制热量而对应选型，设计自来水进水最低温度10℃，设定热水出水温度为55℃。
3.3方案设计
根据用户的实际情况以及需求，我司为该工程设计24小时全天候供水 。
全天候24小时供水方案十分适用于酒店、宾馆使用，保证全天候热水的供应。
供水系统在第一次进行补水后，机组启动，智能进入循环制热水阶段。
机组自动检测用水情况，及时自动补水，确保用水量的需要；自动检测水温，保证水箱出水温度恒定在50℃以上。
3.3.1热水机组选型计算
根据本工程的实际情况，工程每小时所需总热水热量按如下公式进行测算：
Q=[（M×△T×C）]/H×1.163
Q：
热泵热水器每小时所需产热量（Kw）
M：
每天热水使用总用量（升）
△T：
水的加热温度差（50℃）
H：
热泵机组工作时间（1Kcal=1.163W）
C：
水比热值（1Kcal/Kg·℃）
根据上述公式以及工程概况参数，按照机组最短运行时间（12小时）进行计算，结果如下：
Q=[（12000×45×1）]/12×1.163=52.35Kw
3.3.2该工程热泵热水机组选型
本工程位于余姚市城区，根据本工程的实际地理位置以及气象资料，机组按冬季（环境温度5℃）进行设计。
参考现有商用空气源热泵热水机组参数（如下表）进行选择如下：
每小时所需产热量52.35Kw，根据我司现有空气源热泵热水机组在冬季环境温度下的产热量，选用KFX370-24IID（5HP）机组3台。
3.3.3水箱的设计计算
使用开式不锈钢发泡保温水箱，水箱容积为12m³（需根据实际位置确定集中一个或者分散成2个？
）。
3.4工程报价明细表
根据上述机组的选型后，我司对该工程做出报价，汇总如下：
序号
名称
规格型号
单位
数量
单价（元）
金额（元）
1
空气源热泵热水机组
5HP
台
1
9000
9000
2
不锈钢立式发泡水箱
3m³
个
1
1000
3000
3
机组循环泵
3m³/h
台
1
800
800
4
热水输出供应泵
6m³/h
台
1
1500
1500
5
楼底至楼面主电源线
甲方提供
6
5HP机组电源线
4mm2
米
100
4.5
450
7
机组信号线（含控制部件信号线）
项
1
500
500
8
水泵电源线
1.5mm2
米
50
2
100
9
配电PVC（线槽或线管）
项
1
500
500
10
五金配件（角铁、机组底座等）
甲方提供
11
保温材料（保温棉、铝板）
项
1
800
800
12
管道控制件（球阀、电磁阀等）
项
1
1000
1000
13
中央热水机组控制柜（含配件）
个
1
1000
1000
14
PPR热水管
PPR32
项
1
550
550
15
PPR热水管
PPR50
项
1
400
400
16
PPR热水管配件
项
1
500
500
17
安装人工费
项
1
2000
2000
18
交通运费
项
1
500
500
19
吊装运费
甲方提供
20
其它（杂件、防雷材料等）
项
1
1000
1000
合计费用
四、经济分析
逆卡诺循环在理想状态下能效比能达到7.94倍，在实际应用中由于工况变化，传热温差及不可逆损失，按热泵式热水器的使用工况能效比能达到3～6倍。
热泵热水器的运行费用与燃气、燃油、电、太阳能热水器的对比，每吨水由热泵热水器从20℃加热到50℃的费用为4.9元人民币，远远低于其它热水器，具有明显的节能效果。
安装热泵热水器后运行费用减少了60～80%。
下面，以日需供生活用热水1吨的要求，对配置的空气源热泵设备年运行费用作出如下的费用测算：
1）春秋二季共6个月按进水温度15℃测算，设定供给的热水温度为55℃，1吨冷水加热至55℃的热水平均每天需要的能量：
Q=CMΔt＝1（卡/千克℃）×1000（千克）×（55－15）℃＝40000卡
=46.51kWh
（C为水的比热，M为每天供应热水的总质量，Δt为供应热水与自来水的温差,燃值为860kcal/kwh）
通过试验,环温15℃时COP值4.5,那么1吨热水耗电:
46.51kWh/4.5
=10.3kWh（度）
每天制取1吨热水的费用:
10.3度×0.8元/度=8.24元
春秋季180天制取热水总费用:
8.24元×180=1483.2元
2）夏季按4个月算，进水温度按25℃测算，设定供给的热水温度为55℃，1吨冷水加热至50℃的热水，平均每天需要的能量：
Q=CMΔt＝1（卡/千克℃）×1000（千克）×（55－25）℃＝30000卡
=34.88kWh
（C为水的比热，M为每天供应热水的总质量，Δt为供应热水与自来水的温差,燃值为860kcal/kwh）
通过试验,环温25℃时COP值5.0,那么1吨热水耗电:
34.88kWh/5.0
=7.0kWh（度）
每天制取1吨热水的费用:
7.0度×0.8元/度=5.60元
夏季120天制取热水总费用:
5.60元×120=672元
3）冬季按2个月算，进水温度按5℃测算，设定供给的热水温度为55℃，1吨冷水加热至55℃的热水平均每天需要的能量：
Q=CMΔt＝1（卡/千克℃）×1000（千克）×（55－5）℃＝50000卡
=58.14kWh
（C为水的比热，M为每天供应热水的总质量，Δt为供应热水与自来水的温差,燃值为860kcal/kwh）
通过试验,环温5℃时COP值4.0,那么1吨热水耗电:
58.14/4.0
=14.5kWh（度）
每天制取1吨热水的费用:
14.5度×0.8元/度=11.6元
冬季60天制取热水总费用:
11.6元×60=696元
1吨水全年制取热水的费用:
1483.2+692+696=2871.2元
年平均制取1吨55℃热水耗电:
2871.2/360/0.8=9.97度
五、空气源热泵热水器机组特点
我司多年来一直与西安交通大学能动学院压缩机研究所一起对低温热泵、以及热泵热水器进行了长达5年的技术攻关，开发了研制一批诸如压缩机宽工况适应技术、化霜技术、控制技术等热泵热水器关键技术，为热泵热水器这种节能环保型热水器在我国的推广工作做了有力的技术铺垫。
通过开发产品在西安、延安等几家用户的现场使用情况来看，不仅为用户节约了可观的运行成本，同时关键技术的应用明显提高了热泵热水器在恶劣工况下的可靠性，使得产品的进一步提广成为可能。
1、压缩机宽工况适应技术
热泵热水器要在春夏秋冬四季运行，环境温度的变化范围为-15～40℃，如此大的工况范围要压缩机能够可靠运行，必须由可靠的技术保证。
通过多年的技术研究及经验积累，我们积累了一套成熟的技术，可以确保压缩机在宽广范围内可靠运行，减少压缩机烧毁现象的发生。
其中包括：
高压控制技术防止压缩机在高出水温度工况下的排气压力过高，以避免高排气温度造成的压缩机烧毁现象。
②低压控制技术防止压缩机在低环境温度下吸气压力过低，保护压缩机不会因压力比过高而过热、过载。
③热气旁通技术，避免在低温环境下，系统低压过低引起供液不足而引起的压缩机空运转。
④喷液冷却技术使压缩机在中高排气温度时得到可靠冷却。
⑤润滑油冷却技术使压缩机在高水温工况下的高温润滑油得到冷却，以确保压缩机的可靠运行。
⑥过载保护技术使压缩机在极端工况下能得到可靠保护，而不至于被烧毁。
现场使用及试验室变工况试验验证这六项压缩机实用新型技术可有效保证压缩机在-15～45℃环境温度下可靠运行，有效遏制压缩机烧毁现象的发生，提高了热泵热水器运行的可靠性。
2、优化除霜技术
热泵热水器的一个突出问题是冬季运行时蒸发器结霜。
热泵运行时，当蒸发器表面温度低于湿空气露点温度时，湿空气与蒸发器进行热质交换，在翅片上有凝露出现，当蒸发器表面温度低于冰点温度时，翅片上有霜出现。
结霜增大了蒸发器表面热阻，使空气的流通面积减少，导致换热效率下降，影响了热泵热水器的能耗、供暖能力。
为了保证机器的性能，对结霜的蒸发器要定期除霜，因此提高热泵热水器在结霜工况下的系统供热性能、减少相应的结霜能耗是热泵热水器的技术难点之一。
而如何判断蒸发器已经结霜、采取什么方式除霜、除霜多长时间、除霜频率怎么控制、什么时间退出除霜等系列问题是影响能否可靠、高效的除霜的关键技术。
通过理论分析和国内南北方多个典型使用地点的现场使用经验，我们在热泵热水器的除霜方式上采用热气旁通除霜模式，它一方面可以防止通常采用逆向除霜时四通换向阀产生的压缩机抽空现象，同时也减少了除霜时热水系统的冷效应。
热气旁通量的控制是我们在热气旁通除霜模式上掌握的关键技术。
在除霜判断逻辑上，我们提出了蒸发温度趋势及环境温度耦合预测法，该种方法相比常用的温度判断法，信号及时、准确，具有很高的智能逻辑性。
这种方式通过现场使用验证，除霜判断准确率高达96％比常规的温度判断法87％准确率要高的多，有效地提高了除霜效率。
4、气液分离技术
热泵热水器在宽广的环境温度范围内，很容易出现蒸发器液体蒸发不完全的现象，这种现象的存在会造成未蒸发完的液体随气体一起进入压缩机，造成压缩机的湿运行，从而引起压缩机的液击，严重时会造成压缩机电机烧毁。
这样就有必要将未蒸发完的液体分离出来，但液体的分离同样会造成液态的油一起被分离出来，如果被分离的油留在气液分离器内无法回到压缩机就会造成压缩机缺油而引起机械故障。
这就要求气液分离器不仅有良好的气液分离效果，同时也要求分离出的油能及时回到压缩机内。
我们通过多次相关技术故障处理及试验研制，采用虹吸技术来处理分离油的回流问题，目前该项技术用在风冷冷热水机组及热泵热水器的气液分离器内，效果良好。
该项技术的发明专利正在申请中。
5、换热器设计关键技术
换热器设计的好坏不仅影响热泵热水器的能效比等性能参数，对于运行范围在－15～40℃宽广环境温度下的热泵热水器，换热器的设计还直接影响热泵热水器的可靠运行。
如何保证热水器在低温环境下液态制冷剂能蒸发完全，同时又能保证在高温环境下，制冷剂回气过热度不至于过高造成压缩机过热，是设计热泵热水器的技术关键。
换热器的制冷剂质量流速是影响换热器换热效率的重要因素，过高的质量流速虽然提高了换热效率，但使得流动阻力增大而增加功耗。
过低的质量流速虽然流动阻力小但换热效率低，因此选择合适的质量流速是保证换热器性能的关键。
我们通过长期的数值分析和试验研究整理出不同制冷工质，不同换热管直径换气器内制冷剂质量流速拟合公式，根据此公式优化设计的质量流速，配合合理设计翅片间距、迎面风速等关键参数，可保证换热器具有良好的性能。
该项技术通过与相关空调设备生产厂家的换热器优化设计，换热器性能提高了11％。
为适应大范围环境工况，我们在业内率先提出蒸发器分段设计技术，根据环境温度情况选择使用一段、两段甚至三段蒸发器，保证蒸发器能够适应环境温度的大变化范围，保证了机器运行的可靠性。
同时在蒸发器翅片底部采用集中过冷段的设计，这样即可以增加液体过冷度来提高热泵制热量，又可以有效防止蒸发器底部在冬季运行易出现的结冰现象。
6、低温制热技术
热泵热水器在低环境温度下存在的问题有①低温环境下的能效比问题②低温环境下的运行可靠性问题③低温环境下的除霜问题。
这三个问题是热泵热水器必须要解决的关键问题。
针对这低温三大难题，我们进行了长达三年的技术攻关，并已制造出适合北方地区使用的热泵机组，得出了系列行之有效的技术措施：
①压缩过程是热泵循环的主要耗功过程，因此提高低温环境下的热水器能效比的关键在于优化压缩过程以降低热泵单位工质循环量的功耗。
我们采用“准二级压缩”（即经济器系统）来提高热泵系统的能效比。
通过这种技术措施热水器能效比比常规提高近20％。
②低温环境下影响热泵运行可靠性差的两个因素为：
由于低压力高压比造成的压缩机油温过高及低温工况下润滑油粘性增大造成的回油困难。
针对这两个难题，我们采用喷射制冷剂以及单独的油冷却系统来保证压缩机的润滑、冷却及密封效果。
对于低温环境下的回油问题，我们通过多次研究发现只要保证制冷剂管内流速不小于8m/s流速，在－20℃环境温度下，润滑油都可以通过制冷剂顺利带回压缩机，确保压缩机可靠运行。
③对于除霜问题前面已有论述。
7、系统防冻保护
冬季热泵热水器停机后很可能造成水系统管路冻裂。
针对这种情况，我们对研发的热泵热水器增加了防冻运行模式。
在冬季用户短时间不用时，可将热水器设置在防冻模式，热泵热水器自动控制系统水温在一个很低但不至于结冻的温度，这样既保证了水系统管路不被冻裂，同时也不会浪费多少能源，起到很好的保护作用。
六、工程范围
6.1项目工程范围
1、热泵热水设备的安装调试；
2、保温储水箱的安装；
3、热泵热水系统的管道设计与安装及其保温处理；
4、自动控制系统的安装；
5、操作和用户的培训。
6.2安装所需的配合
1、用户须提供电源为380V/50Hz，负荷功率与各楼房所对应机组所需负荷的接入端，连接至楼面机组安放位置3米范围内。
2、用户方提供冷水水源，水压大于0.2MPa，管径不小于DN40，连接至楼面水箱放置位置3米范围内。
3、请用户方与安装人员确定安装位置.
4、用户协助我方进行楼顶主机与热水系统安装、调试，包括保温储水箱出口后所有管道及设备房间热水管道安装。
5、用户协助我方进行主机及水箱承重支架或基础.
七、电气控制系统设计
我们采用智能控制系统，对整个热泵热水系统进行合理控制，其主要配件如下表：
1、主机由水箱水温控制：
水箱温度高于设定值时主机停止工作低于设定值（55℃这个值可调时）机组重新自动启动。
2、供水泵控制：
供水液位控制器测得水箱内水位高于设定值时,供水泵开始工作；低于设定值时，供水泵停止工作。
3、自来水补水控制：
自动补水,由水位控制器及电磁阀联合控制。
4、储水箱水位控制：
水位低于设定值时启动补水装置。
5、电源灯:
有电时常亮。
6、供水泵运行灯:
供水运行时该灯亮。
7、机组水泵运行灯：
机组运行时该灯亮。
8、过载保护:
过载时系统自动停机。
9、缺相保护:
采用品牌相序相护器。
10、漏电保护:
采用品牌漏电保护器。
八、工程设计方案依据及技术参数
1、设计依据
1、GB4228-84《耐热钢板通用技术条件》
2、GB985-85《不锈钢焊条执行标准》
3、GBJ17-88《钢结构设计规范》
4、GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》
5、GB50268-97《给水排水管道工程施工及验收规范》
6、GB50009-2001《建筑结构荷载设计规范》
7、GB50057-94《建筑物防雷设计规范》
8、GB4247-92《设备及管道保温技术通则》
2、技术参数
空气热泵技术参数
设备型号
KFX370-24IID
类别
项目
名称
单位
数值
机组性能技术参数
项目
额定出水温度
℃
55
最高出水温度
℃
60
制热量
KW
37
产水量
L/h
720
额定输入功率
KW
8.5
噪声
dB（A）
≤60
安装条件
水路
外形尺寸
mm
715*685*1015
重量
Kg
500
额定水压
MPa
0.6-1
接管尺寸
LNCH
DN32
运行条件
电气
额定电压/频率
V/Hz
380V-3N/50
接地要求
Ω
≤10
温度
通用环境温度范围
℃
-5-43
九、售后服务
一、售后服务说明
1、为工程及产品提供服务是销售工作的一个重要内容,我公司一贯秉承的品质政策：
没有最好，只有更好。
2、服务承诺：
提供电话服务热线，保证在接到故障电话后8个小时内响应用户要求，一般故障24小时内排除，重大故障72小时排除。
3、我公司为客户提供全方位的服务，现分项说明如下：
（1）售前服务
我公司设有专门的客户服务人员负责对客户的相关咨询，在了解客户需求的基础上，我们由专业的系统工程师会完全按照您的需求和实际情况设计一个全面完美的方案。
（2）售中服务
我们会根据工程情况，成立专门的项目组负责整个项目工程，以便为客户提供高质量的中央供热水工程；在施工现场，我们会有专业的现场工程师在施工现场监督工程的实施，以保证工程的每一个环节都能高质量的完成。
（3）售后服务
我们深知售后服务的好坏直接维系着企业的生命，是我们非常重视的一个环节，也是我们企业生存的一个基础。
4、维修：
系统在验收合格后，主机免费保修一年，水泵和电磁阀保修半年。
在保修期内，如果因设备质量问题引起损坏，零部件的费用由我公司承担。
质保期后，我公司将以成本价对产品进行保养、维修服务。
二、中央供热水设备的维护及保养：
我公司将长期派专业技术人员对贵公司的热水设备进行定期跟踪维护保养，使公司享受到优质的售后服务的同时，热水设备亦受到良好的维护及保养。
保养方法如下：
空气热泵热水机组：
Ａ、保持安装地点的通风良好，尽可能避免机组日晒雨淋。
Ｂ、确保进出口畅通无阻。
Ｃ、不要将易燃易爆物品放在机组附近。
十、施工组织计划
一、施工程序总体设想：
合同签订后，我司将尽快备材进入施工现场，派出主管一名，施工小组1个，3-6人/组，由一个工程组组长带领，对工程主体进行施工。
二、施工段划分（括号里内容为同时进行）：
1、土建工程的施工（加高承载力柱）2天
2、水箱基础焊接防锈1天
3、水箱焊接（控制柜组装）1天
4、水箱保温（水箱安装）2天
5、热泵机组安装1天
6、水管安装（水管保温）3天
7、控制系统安装（供水系统）2天
8、机组检测调试（现场清理修复）1天
9、验收2天
三、各阶段的保证措施：
1、收到合同并确认后，我司将调派技术人员及施工人员准备前期工作。
2、备料工作：
我司长期与多家供应商合作，并有充足的库存。
3、施工设备：
我司拥有先进的安装设备，可随时应对施工中出现的设备故障。
四、违约责任：
我司保证在20个工作日内完成该项目，超过完工日期，我司愿意承担工程总价款的0.5%的违约金陪付给贵方（由不可抗因素如恶劣天气引起的停工，施工期顺延）并保证工程质量达到贵方要求以上。
如有质量不过关，我司原承担返工、更换零件等一切经济损失，并向贵方支付损失费用。
五、施工平面布置：
分为施工区、加工区（大件加工、小件加工）、材料堆放区和预留区五大块。
施工区为贵方要求安置设备的区域。
加工区分为大件（如冰箱、管材、型材加工区），小件（如零件、装配）。
材料堆放区：
大件材料将堆放在方便进入施工区的场地，但不得影响通行及施工区的正常运作。
小件材料将放置在楼梯间及工具房内（如防潮物品）。
预留区：
分为消防预留通道和未进材料的预留区。
六、施工人员规章制度
1、工作时间穿着整齐，不准赤裸上身。
2、施工现场垃圾应及时清理。
3、所有施工人员对业主提出来的问题应热情解答。
4、施工时对公司财务及所有在地上的材料有保管责任。
5、每日最后下班的人负责关门窗，断水电。
6、各工种完工后应认真检查达标，不遗留问题。
7、工地上遇到的问题应文字记录报工程部或设计师，定时集中解决。
8、不允许使用单股、无插头、有破皮漏电的工作线板。
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