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超低温空气源热泵采暖应用北京某污水处理厂
一、工程概况
水厂面积2000㎡,解决厂区冬季采暖,夏季制冷问题。采用鲁禹超低温空气源热泵机组作为室内提供热量的设施，机组最低运行温度可达-25℃，北京冬季不用任何辅助能源可正常工作。
二、冬季采暖机组选定
冬季采暖面积为2000㎡，室内设计温度范围18℃-23℃，冬季设计室外平均温度为：-5℃。供暖末端采用风机盘管采暖,
夏季制冷面积为2000㎡，室内设计温度范围23℃-26℃，夏季设计室外平均温度为：35℃。制冷末端采用风机盘管采暖
三、气象参数参考
北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。年平均气温10~12摄氏度。1月-7~-4摄氏度，7月25~26摄氏度，12月最低气温在-15摄氏度。历史极端最低-27.4摄氏度，极端最高42摄氏度以上。全年无霜期180~200天，西部山区较短。年平均降雨量600多毫米，为华北地区降雨最多的地区之一，山前迎风坡可达700毫米以上。降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月有暴雨.
四、热负荷计算及机组选定
由于机组受气温、自来水水温的影响，热效率会发生变化，所以我们的方案是冬季最低温度-5℃工况为标准计算机组的配备。其他时期的热效率要高于方案设计的标准。
在冬季-15℃工况下，LYK-30rd机组制热量为32KW，名义功率：8KW
结论：选用3台.鲁禹空气源热泵LYK-30RD,可满足2000平米采暖要求.
五、系统设计及施工相关事项特别说明
（一）系统设计：
1、安装位置及安装方式：机组必须安装在室外。均需要贵方做基础，基础高度200MM以上。最好做在整体平面基础，高度200MM以上。
2、电源符荷及安装：机组位置电源总负荷约为60KW，控制柜安装在距离系统最近的地方。需要贵方将总电源连接到控制柜处，要求电源为380V/3相5线制25m㎡以上
（二）、特别事项说明
1、电压：个别工程会出现电压过高或过低的现象，造成机组保护停机（机组的电压380V上下可浮动10%，超出范围则停机保护）。解决方法：一是单独引线，二是增设稳压设备。
2、水压：系统自来水压力要求0.2MPa-0.6 MPa，压力过高、压力过低或压力忽高忽低的问题，也会出现机组保护停机。请设法稳压以保证机组正常运行。
3、水质：自来水硬度不高于150mg/l。（硬度以CaCO3计）
4、荷载：假如系统放在楼面处，需要甲方核实屋面荷载并确定是否具备安装条件。
5、冬季防冻：我们设计的系统具有双重防冻功能，一是水泵防冻循环，二是伴热带加热保护。甲方需保证冬季的电力供应，如因停电上冻则不在我们的免费服务范围。
6、保温：自来水供水管路建议做好保温，否则会造成冬季上冻无法供水或造成机组制热效率下降；室内供、回水管路要按照标准进行保温，否则会造成热量大量损失，影响系统正常的运行或运行成本过高。
六、运行费用
已全年使用---每月热水的运行费用20T为例
|
热泵热水技术参数 |
||||||||||||
|
月份 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
平均气温℃ |
-5 |
-3 |
1.8 |
8.4 |
13.8 |
17.9 |
21.8 |
23.3 |
19.5 |
12.1 |
6.5 |
-1.5 |
|
自来水温度（℃） |
10 |
10 |
11 |
15 |
20 |
22 |
22 |
25 |
22 |
15 |
14 |
10 |
|
热水温度℃ |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
机组制热量kW |
22.11 |
23.02 |
26.25 |
31.53 |
36.1 |
39.6 |
39.6 |
39.6 |
39.6 |
34.61 |
30.73 |
24.66 |
|
机组输入功率kW |
7.56 |
7.59 |
7.62 |
7.81 |
7.93 |
7.99 |
8.04 |
8.06 |
8.01 |
7.86 |
7.76 |
7.61 |
|
热水吨数 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
|
台数 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
机组运行时间h |
14.02 |
13.47 |
11.52 |
8.61 |
6.44 |
5.48 |
5.48 |
4.89 |
5.48 |
7.84 |
9.08 |
12.57 |
|
机组COP |
2.92 |
3.03 |
3.44 |
4.04 |
4.55 |
4.96 |
4.93 |
4.91 |
4.94 |
4.40 |
3.96 |
3.24 |
|
日耗电量kWh |
318.1 |
306.7 |
263 |
201.62 |
153.26 |
131.38 |
132.21 |
118.33 |
131.71 |
184.85 |
211.41 |
287.1 |
|
每月天数 |
31 |
28 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
|
月耗电量kWh |
9860 |
8588 |
8162 |
6049 |
4751 |
3942 |
4098 |
3668 |
3951 |
5730 |
6342 |
8899 |
|
月费用 |
7888 |
6870 |
6529 |
4839 |
3801 |
3153 |
3279 |
2935 |
3161 |
4584 |
5074 |
7119 |
|
合计费用 |
59233 |
|||||||||||
电按照0.8元/度计算，则每年的运行费用为59233元
注：（1）、运行费用不含循环水泵，增压泵，管路循环部分及其他机组以外的电气设备耗电量。
（2）、在实际应用中，运行费用会出现差异，主要是水箱以及管路的热损失造成的，客流量越大单位成本越低，客流越少单位成本越大。
（3）、本运行费用为每天热泵生产20吨50℃ 热水所消耗的费用。
附：
（一）、电锅炉运行费用测算
|
电锅炉运行费用测算（0.8元/度） |
||||||||||||
|
月份 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
平均气温℃ |
-4 |
-3 |
1.8 |
8.4 |
13.8 |
17.9 |
21.8 |
23.3 |
19.5 |
12.1 |
6.5 |
-1.5 |
|
自来水温度（℃） |
10 |
12 |
16 |
17 |
20 |
24 |
25 |
25 |
24.5 |
18 |
15 |
14 |
|
热水温度℃ |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
热水吨数 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
|
所需热量kW |
930 |
884 |
791 |
767 |
698 |
605 |
581 |
581 |
593 |
744 |
814 |
837 |
|
热效率 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
|
日耗电量kWh |
979 |
930 |
832 |
808 |
734 |
636 |
612 |
612 |
624 |
783 |
857 |
881 |
|
每月天数 |
31 |
28 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
|
月耗电量kWh |
30355 |
26047 |
25802 |
24235 |
22766 |
19094 |
18972 |
18972 |
18727 |
24284 |
25704 |
27319 |
|
月费用 |
24284 |
20837 |
20641 |
19388 |
18213 |
15275 |
15177 |
15177 |
14982 |
19427 |
20563 |
21856 |
|
年运行费用 |
225821 |
|||||||||||
（二）、燃气锅炉运行费用测算
|
燃气费用表 |
||||||||||||
|
月份 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
平均气温℃ |
-3.7 |
-2.5 |
2 |
7.5 |
12.9 |
17.6 |
21.9 |
23 |
18.6 |
13.2 |
6 |
6 |
|
自来水温度（℃） |
10 |
18 |
16 |
17 |
20 |
24 |
25 |
25 |
24.5 |
18 |
15 |
15 |
|
热水温度℃ |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
吨位L |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
|
热水负荷（kcal） |
800000 |
640000 |
680000 |
660000 |
600000 |
520000 |
500000 |
500000 |
510000 |
640000 |
700000 |
700000 |
|
燃值kcal/m3 |
8400 |
8400 |
8400 |
8400 |
8400 |
8400 |
8400 |
8400 |
8400 |
8400 |
8400 |
8400 |
|
单价（元/m3） |
3.6 |
3.6 |
3.6 |
3.6 |
3.6 |
3.6 |
3.6 |
3.6 |
3.6 |
3.6 |
3.6 |
3.6 |
|
能效比 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
|
日消耗KG |
106 |
85 |
90 |
87 |
79 |
69 |
66 |
66 |
67 |
85 |
93 |
93 |
|
每月天数 |
31 |
29 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
31 |
30 |
31 |
30 |
30 |
|
月耗量m3 |
3280 |
2455 |
2788 |
2619 |
2460 |
2063 |
2050 |
2050 |
2024 |
2624 |
2778 |
2778 |
|
月费用 |
11810 |
8838 |
10038 |
9429 |
8857 |
7429 |
7381 |
7381 |
7286 |
9448 |
10000 |
10000 |
|
年运行费用 |
107895 |
|||||||||||
（三）、燃油锅炉运行费用测算
|
燃油费用表 |
||||||||||||
|
月份 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
平均气温℃ |
-3.7 |
-2.5 |
2 |
7.5 |
12.9 |
17.6 |
21.9 |
23 |
18.6 |
13.2 |
6 |
6 |
|
自来水温度（℃） |
10 |
18 |
16 |
17 |
20 |
24 |
25 |
25 |
24.5 |
18 |
15 |
15 |
|
热水温度℃ |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
吨位L |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
|
热水负荷（kcal） |
800000 |
640000 |
680000 |
660000 |
600000 |
520000 |
500000 |
500000 |
510000 |
640000 |
700000 |
700000 |
|
燃值kcal/KG |
10300 |
10300 |
10300 |
10300 |
10300 |
10300 |
10300 |
10300 |
10300 |
10300 |
10300 |
10300 |
|
单价（元/KG） |
7.2 |
7.2 |
7.2 |
7.2 |
7.2 |
7.2 |
7.2 |
7.2 |
7.2 |
7.2 |
7.2 |
7.2 |
|
能效比 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
0.90 |
|
日消耗KG |
86 |
69 |
73 |
71 |
65 |
56 |
54 |
54 |
55 |
69 |
76 |
76 |
|
每月天数 |
31 |
29 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
31 |
30 |
31 |
30 |
30 |
|
月耗量KG |
2675 |
2002 |
2274 |
2136 |
2006 |
1683 |
1672 |
1672 |
1650 |
2140 |
2265 |
2265 |
|
月费用 |
19262 |
14416 |
16373 |
15379 |
14447 |
12117 |
12039 |
12039 |
11883 |
15410 |
16311 |
16311 |
|
年运行费用 |
175984 |
|||||||||||
七、费用比较
|
热泵热水系统其他系统投资及运行综合经济分析 |
||||||
|
对比条件：一、每天20吨热水，水温50℃； |
||||||
|
二、使用周期：热泵热水机组使用寿命15年，所以使用周期按照15年计算。 |
||||||
|
比较内容 |
热泵热水机组 |
燃油锅炉 |
电锅炉 |
燃气 |
太阳能 |
|
|
费用比较 |
|
|
|
|
|
|
|
年运行费比较 |
6万 |
18万 |
22.5万 |
11万 |
8.8万 |
|
|
热泵年节省费用 |
|
12万 |
16.5万 |
5万 |
3.8万 |
|
|
热泵投资回收 |
|
2年 |
1.5年 |
3.5年 |
1年 |
|
|
其他相关内容比较 |
危险程度 |
无压力隐患 |
压力容器，爆炸隐患 |
压力容器，爆炸隐患 |
压力容器，爆炸隐患 |
夏季易爆管 |
|
管理程度 |
无 |
需要专人看管 |
需要专人看管 |
需要专人看管 |
无 |
|
|
|
|
须持证上岗 |
须持证上岗 |
|
|
|
|
使用寿命 |
15年 |
6年 |
7年 |
6年 |
10年 |
|
|
热效率（COP） |
全年平均370% |
90% |
95% |
95% |
|
|
|
能源单价 |
0.8元/kwh |
7.2元/kg |
0.8元/kwh |
3.6元/立方 |
0.8元/kwh |
|
|
社会趋势 |
政府倡导 |
燃料价格高 |
政府逐步限制以至淘汰 |
|
|
|
|
占用空间 |
只需要室外平台 |
需专门锅炉房 |
需专门锅炉房 |
需专门锅炉房 |
占地面积较大 |
|
八、热泵热水系统设计参考相关规范
建设单位提供的关于本工程的有关资料和设计要求。
国家现行的设计规范、规程。
《商用或工业用及类似用途的热泵热水及》
《热泵热水系统选用与安装》（国家建筑标准设计图集06SS127）
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
《室外给水设计规范》GB50013-2006
《给水排水制图标准》 T50106-2001
《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
