太阳能热泵热水系统在酒店中的应用

太阳能热泵热水系统在酒店中的应用目前，越来越多的住宅、宾馆、游泳池、公共浴池等场所采用太阳能作为其中央热水系统的主要热源。这些场所一般要求卫生热水在一定的时间段内或全天24小时连续供应，为满足太阳能不足时的用热需求，通常还会采用电加热器或电锅炉、燃煤或燃油（气）锅炉、市政热力等作为太阳能中央热水系统的辅助热源。热泵技术是一种新型的节能制冷供热技术，长期以来主要应用于建筑物的采暖空调领域。因热泵制热在节能降耗及环保方面的良好表现，卫生热水供应系统也越来越多的采用热泵设备作为热源。其中以室外空气为热源的空气源热泵，结构简单，不需要专用机房，安装使用方便，在卫生热水供应方面具有不可替代的优势。但空气源热泵的一个主要缺点是供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低。在大型的太阳能中央热水系统中，空气源热泵无疑是一种比较理想的辅助加热设备，为了改善空气源热泵在低温环境下制热运行的性能，扩大它的使用区域，现将热泵技术与太阳能结合供应生活热水。该系统采用一种新型的采用低温太阳能辅助的空气源热泵机组和太阳能集热系统结合，太阳能和热泵互为辅助热源，最大限度的利用太阳能，解决阴雨天气及冬季环境温度较低太阳能资源不足时热水供应保证率，做到全年、全天候供应热水。以下对本工程进行阐术：一、工程概况本酒店为杭州速8酒店，位于浙江省杭州市繁华的上塘路,酒店高四层，共有95间标准客房，每天使用的热水量为15吨。现选用直热式空气源热泵热水机+太阳能为该酒店全天24小时供应热水。所有设备均安装在四层顶。二、室外空气设计参数三、设计依据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002）《建筑给排水设计手册》《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》(GB/T18713-2002)空气源热泵和太阳能综合应用相关资料四、中央热水系统设计热水需求基本状况系统要求用水要求：本酒店主要有95间客房，按160升/间.日计15.2吨。加热方式：阳光充足时，采用太阳能加热；阳光不足或不够用时，启动辅助能源加热；辅助能源：采用空气源热泵加热系统；集热单元：采用全玻璃真空管；系统组成：系统由太阳能集热阵列、水箱及保温、电控、自动补水、辅助连接等部分组成；设计总量：15吨：热水出水温度：550C；给水系统：根据现场要求设计供水管网；冷水计算温度：150C：系统原理图空气源热泵热水机选型计算按冬季平均气温0℃配置机组，以下计算未考虑管道及其它热量损失。需要热量为：Q=CM△T=1×15000×（55-7）=720000大卡冬天空气源热水机组COP值为2.8左右（气温0℃），工作时间按18小时（机组可连续工作24小时工作）计算。机组需要输入功率：P=720000÷860÷2.8÷18=16.6KW由上计算，先选用1台PASHW130SB-2-C（10.4KW）和1台PASHW060SB-2-C（4.7KW）空气源热泵热水机组。1、春秋两季，平均气温15℃，此时水温平均为15℃左右，机组COP值将达到平均3.6左右，那么PASHW130SB-2-C和PASHW060SB-2-C空气源热泵热水机组的制热量分别为37KW和17KW。这种情况下：需要热量为：Q=CM△T=1×15000×（55-15）=600000大卡机组工作时间：600000×1.163÷（37000+17000）=13小时2、夏季，平均气温25℃，此时水温平均为25℃左右，机组COP值将达到平均4.7左右。考虑到夏季节能，水温烧到45℃。那么PASHW130SB-2-C和PASHW060SB-2-C空气源热泵热水机组的制热量分别为49KW和22KW。这种情况下：需要热量为：Q=CM△T=1×15000×（45-25）=300000大卡机组工作时间：300000×1.163÷（49000+22000）=5小时3、冬季平均气温0℃，此时水温平均为7℃左右，机组COP值将达到平均2.8左右。那么PASHW130SB-2-C和PASHW060SB-2-C空气源热泵热水机组的制热量分别为31KW和14KW。这种情况下：需要热量为：Q=CM△T=1×15000×（55-7）=720000大卡机组工作时间：720000×1.163÷（31000+14000）=18.6小时由上计算可知，1台PASHW130SB-2-C和1台PASHW060SB-2-C就能满足本酒店每天的热水需求量太阳能集热管选型计算1、项目设计方案概述本着充分利用太阳能资源、减少运行费用、节能环保的设计理念和基本准则，结合本工程项目实际状况。本设计将采用集中采暖集中供热的方式为住户提供热水供应。该系统采用强制循环加热的方式使太阳能的利用达到最大化。2、热平衡计算生活热水热量计算：Q1=αγ(ts-tb)V=4.19KJ/Kg.0C*1Kg/L(550C-150C)*15000L=2514000KJ3、太阳能集热单元的计算和确定：杭州市的辐照度。杭州市属于我国三等太阳能辐照度地区，杭州市位于北纬30度，东经120度。年照时数大多在2200-3000h/a以上；辐射量4200-5400（MJ/m2.a）。3.1根据太阳能辐照及吸收情况，集热面积的确定：(15吨)综上图表所示:该16吨工程按春秋季节选配太阳能集热面积应为250m2,从而实现了一次性成本投入合理、运行费用较低的良好使用效果。该工程使用我公司40组LPPC47-1550型太阳能集热单元,整个系统含Φ47*1500真空管2000支3.2集热单元产品型号说明项目参数项目参数集热器尺寸1960*3040*200集热器重量150Kg真空管支数φ47*1500*50支额定承压能力0.12MPa最大采光面积6.25m2所用真空管支数2000支3.3集热器、水量、电加热真空管的确定：集热器型号集热器面积真空管支数储热水箱水量辅助能源LPC47-1550250m22000支15空气源热泵4、储热水箱的确定：本工程采用内是不锈钢外是优质铝皮的储热保温水箱，其中：内胆采用1.5mmSUS304不锈钢，外皮厚度为0.5mm;中间保温层采用进口聚氨酯发泡保温处理，聚氨酯是目前世界上最好的保温材料之一，其超强的保温、防水效果受到很多行业的广泛运用。水箱的容量考虑到营业淡季，把太阳能的能量有效的储存起来，所以水箱设计为7.5吨×2个。5、集热循环水泵：依据匹配集热器的面积而定，保证集热系统的流量为0.015~0.02L/M2，同时，为了降低系统运行费用,延长泵的寿命,减少噪音，我公司经多年测试并采用德国WILO水泵。五、运行原理及说明系统功能及组成：本工程由250平方真空管联接式太阳能集热循环系统、空气源热泵系统、防冻循环系统、自动补水系统、除垢系统、支架、控制系统组合而成。1、定温放水系统：当集热系统出口的温度达到设定温度（55℃）时.冷水电磁阀1打开利用冷水将热水顶出，保存在保温水箱内。2、温差循环：当保温水箱的水位达到最高水位时，电磁阀1、2封锁，当集热系统出口温度T1与保温水箱出口温度T2的温差达到10度时，电磁阀2自动启动，用低温热水将高温热水顶入保温水箱内；当集热系统出口温度T1与保温水箱出口温度T2的温差小于4度时，电磁阀2自动停止（获得适量的热水的同时可以充分利用太阳能量）。3、补水系统：A:低水位补水系统：本热水系统设计了两套水位控制系统，当水位低于水位控制系统所设定的水位时，空气源热泵系统和太阳能集热系统同时产热水并注入保温水箱；B:定时补水：系统可根据用水的高峰时间，利用空气源热泵系统定时开关机功能，以保证酒店高峰时间的用水量。4、防冻系统：当管路温度传感器测的温度低于5度时，相应的循环泵自动启动进行防冻循环；当管路温度传感器测的温度高于8度时，循环泵自动停止。5、防垢设备的选择：由于水质、水温会导致水垢的产生，不仅影响系统集热效率而且可能堵塞管道，因此在管路上安装变频水电子处理器对水质进行处理。6、热水供应系统：与用户现场设计供水管网相连。7、控制系统：该工程采用的先进的集成电控系统，实现全方位、高精度、全自动的集中控制，确保了系统的安全、良好运行效果，并节省费用开支。