中煤科工集团北京华宇工程有限公司 河南平顶山 467002
摘要：空气源热泵技术目前已比较成熟，随着节能环保要求的不断提高，煤炭企业也逐步用集中供热或新能源替代，下文就空气源热泵在选煤厂洗浴热水制备系统中的选型方法以及与其他热源的技术经济比较进行分析。
一、各种热源运行经济学比较
朔州某工程供热项目浴室用生活热水热负荷4.43MW，占总供热负荷的7.8%，而且为分时段运行，平均每天运行时间仅有4～6h。采暖季洗浴用热由集中供热管网提供。如果在非供暖季利用电厂供热首站作为热源，通过供热管网来实现浴室供热，不仅首站运行费用高，而且热损失大、管网输送效率极低，会造成极大的能源浪费。因此，非供暖季各浴室生活热水的供热，应考虑利用空气源热泵热水系统、太阳能热水系统、或者电热热水机组、燃油热水机组等来满足浴室供热需要。
1.1、空气源热泵热水系统：目前，空气源热泵热水机组的生产技术已经非常成熟，国产知名品牌机组可保证在-30℃以上的室外温度条件下稳定运行，设计工况能效比一般可达3.2以上。制备1000kg热水（60℃）的耗电量约为19.6kW·h，按照电价0.6元/ kW·h计算，热水成本约为11.8元/吨。
1.2、太阳能热水系统：太阳能集中热水系统目前应用也非常普遍，其系统投资与空气源热泵系统基本相当。太能能热水系统正常运行时几乎不需要电能消耗，但容易受到天气影响，需要设置足够容量的辅助电加热器。一般来说，太阳能热水系统的保证率在70%左右，剩余30%供热量由辅助电加热器来完成，制备1000 kg热水（60℃）的耗电量约为18.8kW·h，热水成本约11.3元/吨。
1.3、电热热水机组：电热热水机组不受天气条件的限制，可全天候运行，而且投资最低。但其完全依靠电加热，耗电量非常大，每制备1000kg热水（60℃）的耗电量达到64.0kW·h，热水成本约为38.4元/吨。
1.4、燃油热水机组：与电热热水机组一样，燃油热水机组也不受天气条件的限制，而且耗电量很少，但需要设置燃油储存设施，防火要求高。每制备1000kg热水（60℃）耗油量约为5.4kg，按照柴油价格7000元/吨计算，热水成本约37.5元/吨。
各类热源制备1000kg生活热水的成本比较，见表1。
二、热泵选型介绍
该选煤厂浴室热水日耗量约100.0t/d。需要设置设计选用空气源热泵系统一套。以单台额定制热量65kW，额定热水量1300L/h位基准进行选型计算。正常情况下，空气源热泵机组每班（一班）运行约5～7h。进水温度为4℃，出水温度为45℃，根据热泵运行曲线：
室外温度为20℃时，制热量为65KW
室外温度为5℃时，制热量为52KW
2.1最不利工矿下的热泵选型。
因为非采暖季室外日平均温度高于5℃，因此当室外温度为5℃时，热泵机组的产水量G=0.86×52/（45-4）=1.091m³/h，，因此，单台生产100t/t热水需要90.9小时，即需热泵机组5台才能满足正常生产需求。
2.2热泵设计工矿下的热泵选型计算
当室外温度为20℃时，热泵机组的产水量G=1.3m³/h，，因此，单台生产100t/t热水需要77小时，即需热泵机组4.3台才能满足正常生产需求。
因此，按照最不利工矿下热泵的选型计算为准，另外再备用一台以便检修时使用。该系统最少热泵选型为6台。为了减少热泵的工作时间以延长热泵的工作寿命，有条件的使用方也可增加热泵机组的台数以减少热泵每班的工作时间，
三、热泵系统设计
本次设计选用六台水泵、两个循环水箱循环加热，水箱配有液位控制装置和温度检测装置.运行如下：
3.1加水：当检测到水箱A达到最低液位时，控制电动阀自动打开冷水管阀门，水箱满时关闭冷水阀门。屋顶储热水箱也配有水箱液位检测装置和温度检测装置，并配有电动阀，当储热水箱内水温低于设定值时，水箱内水优先回流至循环加热水箱进行加热。
3.2循环加热：当水箱A温度探头检测到水温达到设定值时，打开B水箱循环管电磁阀，关闭A水箱循环管电磁阀，同时开启给水泵电磁阀，然后开启给水泵，将热水输送至出热水箱以备洗浴用。
四、总结
空气源热泵机组非采暖季使用能效比可达3以上，不仅运行费用低而且属于清洁能源，对于大多数煤炭企业非采暖季排放超标的洗浴燃煤锅炉是比较好的替代产品。设备选型也可根据浴室洗浴人数的班次特点以及该地区的室外温度的变化特点进行灵活选用，但是需要注意热泵机组本身的制热量随环境温度的变化曲线来对应该温度下的制热量来计算。
参考文献：
[1]陆耀庆，实用供热空调设计手册第三版，中国建筑工业出版社。2008-2346
[2]卢亚俊，暖通空调，中国建筑工业出版社第一版，2002-168
论文作者:南文成
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/21
标签：热水论文; 水箱论文; 热泵论文; 温度论文; 机组论文; 系统论文; 空气论文; 《基层建设》2017年第22期论文;