摘要：近年来，能源短缺问题受到了世界各国的重视。而对于我国来说，由于人口基数大，产业多，能源短缺问题更为严重。为了使能源短缺问题得到有效解决，便有必要合理、科学地使用可再生能源。并且，为了使可再生能源的利用效率得到有效提升，有必要采取相应的科学技术。本文在分析空气源热泵热水系统设计的情况下，进一步对空气热源泵热水系统的经济性进行分析，希望以此为节能效果的提升提供一些具有价值的参考建议。
关键词：空气源热泵热水；系统设计；经济性
从现状来看，我国能源短缺问题日益严重。为了缓解能源短缺带来的压力，我国部门机构特别重视可再生能源的开发[1]。然而，要想使可再生能源的节能效果、利用率得到有效提高，便需要在其中容易先进科学的技术。对于空气源热泵机组来说，则是一类利用可再生能源的高效节能技术。因此，从缓解能源短缺问题角度上而言，本文对“空气源热泵热水系统设计及经济性”进行分析意义重大。
1.空气源热泵热水系统设计分析
根据实际工作需求可知，空气源热泵热水机组属于一类利用可再生能源的高效节能技术。为了使空气源热泵热水系统实现优化设计，需了解工程实况，进一步对热水供应系统进行优化选取，并通过热水供应系统热力的计算，明确设备的选型。具体内容如下：
1.1工程实况
某热水系统为中央热水系统，楼房一共12栋，标间一共1228间，在建设过程中，要求建设方使用理想型的热水供应系统，既要使运行费用得到有效节省，又需要实现节能。与此同时，需确保设备在运行过程中的稳定性及安全性[2]。此外，需保证维护工作量不会出现超负荷情况，保证设备的使用寿命足够的长。
1.2优化选取热水供应系统
由于工程所在地春季偏暖，夏秋季节偏热，冬季偏湿，综合分析为“夏热冬暖”地区，从而使用空气源热泵热水供应系统价值作用高。与此同时，在进一步优化选取热水供应系统的情况下，还有必要对所在地电信气象年数据进行分析，进而将全年每天平均温度曲线获取出来。从本工程所在地来看，全年平均室外空区温度为22.0℃，最冷月平均气温为13.9℃，由于超过10℃，所以可以不对辅助热源进行设置。在分析上述数据之后，有必要进行热水供应系统的热力计算，并完成设备的选型工作，主要包括：（1）对每日所需热水的总量及其热量进行计算。对于人均热水定额来说，可按照每人每天50L进行计算，对于机组进水温度，则可以按照年平均自来水温度20℃进行计算，并将制取热水温度控制在60℃。（2）以本工程的实际情况，可划分为五个热水供应系统，各个系统每日所需热水总量及热量计算结果均需明确表示出来。涉及的计算内容为：其一，制热主机能力的计算；其二，机组运行时间校核；其三，保温水箱的选择[3]。（3）制定规范的热水系统控制方案。在热水系统控制方案制定过程中，需对空气源热泵热水系统的组成加以了解，主要包括保温水箱、热泵热水机组以及循环泵冷水增压泵等。对于热水机组出水温度来说，一般在48℃到60℃之间为可调范围，在明确规定之后，机组实际出水温度会持续保持在设定温度范围内，但在再次设定之后，需明确再次恒定。对于保温水箱中的水温来说，最小值需设置在40℃到48℃之间。此外，对于保温水箱当中的水位，需以用户的用水量需求为依据，设置三档：其一满水位；其二75%水位；其三，50%水位。总而言之，为了使空气源热泵热水系统设计得到有效优化，需对热水供应系统进行优化选取，并计算、分析、选择各类参数，然后将规范标准的热水系统控制方案制定出来。
2.空气热源泵热水系统经济性分析
在优化设计空气热源热水系统的条件下，需对空气热源泵热水系统的经济性加以考虑。在本工程中，机组采取了直热加热方式。其运行条件、运行实现条件以及经济性结果如下：
2.1机组运行条件分析
如图1所示，为空气源热泵热水系统的构成图示，该机组运行条件包括：（1）如果设定水箱水位为4，那么表示在满水位的情况下，倘若水箱真实水位＜S3，则愣是供水管处于开启状态，同时热水机组也处于开启状态；倘若水箱真实水位＞S4，则冷水供水管以及热水机组均处于关闭状态。（2）如果设置的水箱水位为3，也就是在75%水位的情况下，倘若水箱真实水平要比S2低，则冷水供水管以及热水机组均处于开启状态；如果水箱真实水平要比S3高，那么冷水供水管以及热水机组均处于关闭状态[4]。（3）如果设定水箱水位为2，也就是处于50%水位状态下，倘若水箱真实水位要比S1低，那么冷水供水管以及热水机组均处于开启状态；但是如果水箱真实水位要比S2高，那么冷水供水管以及热水机组均处于关闭状态。
图1·空气源热泵热水系统的构成图示.png)
2.2机组运行实现条件分析
同样结合上图1分析，倘若水箱水温T不大于Tt的情况下，机组则将循环式加热模式作为运行条件，则实现条件包括：（1）倘若设定水箱水位为4，也就是说满水位的情况下，此时倘若水箱真实水位要比S3高，那么循环泵以及热水机组均处于开启状态，需进行循环加热。倘若水箱真实水位要比S3低，那么系统将循环泵关闭，进一步以直热式加热模式保持运行状态。（2）如果设定水箱水位为3，也就是在75%水位的条件下，倘若水箱真实水位要比S2高，那么循环泵以及热水机组处于开启状态，此时需落实循环加热措施；倘若水箱真实水位要比S2低，那么系统将循环泵关闭，然后以直热式加热模式加以运行[5]。（3）在设定水箱水位为2的情况下，也就是说处于50%水位状态下，倘若水箱真实水位比S1高，则循环泵以及热水机组表现为开启，此时需进行循环加热；但是倘若水箱实际水位要比S1低，则系统将循环泵关闭，然后以直热式加热模式进行运行。
2.3经济性评估
对于空气源热泵热水组来说，其性能会受到环境温度的影响，它的制热能力与产水量会跟随环境温度的下降而下降。在空气源热泵热水系统制热主机能力计算以及选型过程中，有必要根据所在地气象条件，仅有对机组制热的能力加以考虑。与此同时，在选取保温水箱的轻下，需对机组产水量会随着环境温度改变而发生改变这一要点加以考虑。综合考虑，和天然气锅炉、燃油锅炉、电蓄热锅炉等常规供热方案比较，空气源热泵热水系统的节能效果更加突出。此外，无论是成本效益还是环境保护，空气源热泵热水系统均具备显著优势，因此可在建筑集中热水供应系统中推广及应用。
3.结语
通过本文的探究，认识到能源短缺问题是我国能源部门非常关注的一大问题。而对于空气源热泵热水系统设计来说，能够使使可再生能源的利用效率得到有效提升，所以，便有必要推广空气源热泵热水系统的应用。但是，在实际应该过程中，还是有必要根据工程项目实际情况，优化空气源热泵热水系统设计，并进一步评估空气热源泵热水系统的经济性。相信从以上方面加以完善，空气源热泵热水系统的应用效果将能够得到有效提升，进一步使能源实现优化、高效利用。
参考文献：
[1]陈迪，韩杰，吴海平，陈海峰，张国强.长沙某高校土壤源热泵热水系统设计及经济性分析[J].流体机械，2013，01：82-87.
[2]田志勇，杨露露，刘莉，马若侠.空气源热泵集中热水系统应用于学生公寓的经济性分析[J].建筑节能，2012，08：76-78.
[3]段梦庆，卢军，田志勇.学生宿舍热水用水规律及空气源热泵热水系统设计分析[J].给水排水，2012，11：169-172.
[4]李永华.热泵+太阳能热水系统的工程设计与经济分析[J].建筑节能，2013，12：36-38.
[5]徐淑娟.空气源热泵辅助太阳能热水系统的工程设计与经济性分析[J].四川建筑科学研究，2014，05：310-312.
论文作者:刘裕富
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/2
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