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超低溫空氣源熱泵采暖應用北京某污水處理廠
一、工程概況
水廠面積2000㎡,解決廠區(qū)冬季采暖,夏季制冷問題。采用魯禹超低溫空氣源熱泵機組作為室內提供熱量的設施，機組最低運行溫度可達-25℃，北京冬季不用任何輔助能源可正常工作。
二、冬季采暖機組選定
冬季采暖面積為2000㎡，室內設計溫度范圍18℃-23℃，冬季設計室外平均溫度為：-5℃。供暖末端采用風機盤管采暖,
夏季制冷面積為2000㎡，室內設計溫度范圍23℃-26℃，夏季設計室外平均溫度為：35℃。制冷末端采用風機盤管采暖
三、氣象參數參考
北京的氣候為典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。年平均氣溫10~12攝氏度。1月-7~-4攝氏度，7月25~26攝氏度，12月最低氣溫在-15攝氏度。歷史極端最低-27.4攝氏度，極端最高42攝氏度以上。全年無霜期180~200天，西部山區(qū)較短。年平均降雨量600多毫米，為華北地區(qū)降雨最多的地區(qū)之一，山前迎風坡可達700毫米以上。降水季節(jié)分配很不均勻，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三個月，7、8月有暴雨.
四、熱負荷計算及機組選定
由于機組受氣溫、自來水水溫的影響，熱效率會發(fā)生變化，所以我們的方案是冬季最低溫度-5℃工況為標準計算機組的配備。其他時期的熱效率要高于方案設計的標準。
在冬季-15℃工況下，LYK-30rd機組制熱量為32KW，名義功率：8KW
結論：選用3臺.魯禹空氣源熱泵LYK-30RD,可滿足2000平米采暖要求.
五、系統設計及施工相關事項特別說明
（一）系統設計：
1、安裝位置及安裝方式：機組必須安裝在室外。均需要貴方做基礎，基礎高度200MM以上。最好做在整體平面基礎，高度200MM以上。
2、電源符荷及安裝：機組位置電源總負荷約為60KW，控制柜安裝在距離系統最近的地方。需要貴方將總電源連接到控制柜處，要求電源為380V/3相5線制25m㎡以上
（二）、特別事項說明
1、電壓：個別工程會出現電壓過高或過低的現象，造成機組保護停機（機組的電壓380V上下可浮動10%，超出范圍則停機保護）。解決方法：一是單獨引線，二是增設穩(wěn)壓設備。
2、水壓：系統自來水壓力要求0.2MPa-0.6 MPa，壓力過高、壓力過低或壓力忽高忽低的問題，也會出現機組保護停機。請設法穩(wěn)壓以保證機組正常運行。
3、水質：自來水硬度不高于150mg/l。（硬度以CaCO3計）
4、荷載：假如系統放在樓面處，需要甲方核實屋面荷載并確定是否具備安裝條件。
5、冬季防凍：我們設計的系統具有雙重防凍功能，一是水泵防凍循環(huán)，二是伴熱帶加熱保護。甲方需保證冬季的電力供應，如因停電上凍則不在我們的免費服務范圍。
6、保溫：自來水供水管路建議做好保溫，否則會造成冬季上凍無法供水或造成機組制熱效率下降；室內供、回水管路要按照標準進行保溫，否則會造成熱量大量損失，影響系統正常的運行或運行成本過高。
六、運行費用
已全年使用---每月熱水的運行費用20T為例
|
熱泵熱水技術參數 |
||||||||||||
|
月份 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
平均氣溫℃ |
-5 |
-3 |
1.8 |
8.4 |
13.8 |
17.9 |
21.8 |
23.3 |
19.5 |
12.1 |
6.5 |
-1.5 |
|
自來水溫度（℃） |
10 |
10 |
11 |
15 |
20 |
22 |
22 |
25 |
22 |
15 |
14 |
10 |
|
熱水溫度℃ |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
機組制熱量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 |
|
機組輸入功率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 |
|
熱水噸數 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
|
臺數 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
機組運行時間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 |
|
機組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 |
|
日耗電量kWh |
318.1 |
306.7 |
263 |
201.62 |
153.26 |
131.38 |
132.21 |
118.33 |
131.71 |
184.85 |
211.41 |
287.1 |
|
每月天數 |
31 |
28 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
|
月耗電量kWh |
9860 |
8588 |
8162 |
6049 |
4751 |
3942 |
4098 |
3668 |
3951 |
5730 |
6342 |
8899 |
|
月費用 |
7888 |
6870 |
6529 |
4839 |
3801 |
3153 |
3279 |
2935 |
3161 |
4584 |
5074 |
7119 |
|
合計費用 |
59233 |
|||||||||||
電按照0.8元/度計算，則每年的運行費用為59233元
注：（1）、運行費用不含循環(huán)水泵，增壓泵，管路循環(huán)部分及其他機組以外的電氣設備耗電量。
（2）、在實際應用中，運行費用會出現差異，主要是水箱以及管路的熱損失造成的，客流量越大單位成本越低，客流越少單位成本越大。
（3）、本運行費用為每天熱泵生產20噸50℃ 熱水所消耗的費用。
附：
（一）、電鍋爐運行費用測算
|
電鍋爐運行費用測算（0.8元/度） |
||||||||||||
|
月份 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
平均氣溫℃ |
-4 |
-3 |
1.8 |
8.4 |
13.8 |
17.9 |
21.8 |
23.3 |
19.5 |
12.1 |
6.5 |
-1.5 |
|
自來水溫度（℃） |
10 |
12 |
16 |
17 |
20 |
24 |
25 |
25 |
24.5 |
18 |
15 |
14 |
|
熱水溫度℃ |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
熱水噸數 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
|
所需熱量kW |
930 |
884 |
791 |
767 |
698 |
605 |
581 |
581 |
593 |
744 |
814 |
837 |
|
熱效率 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
0.95 |
|
日耗電量kWh |
979 |
930 |
832 |
808 |
734 |
636 |
612 |
612 |
624 |
783 |
857 |
881 |
|
每月天數 |
31 |
28 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
31 |
30 |
31 |
30 |
31 |
|
月耗電量kWh |
30355 |
26047 |
25802 |
24235 |
22766 |
19094 |
18972 |
18972 |
18727 |
24284 |
25704 |
27319 |
|
月費用 |
24284 |
20837 |
20641 |
19388 |
18213 |
15275 |
15177 |
15177 |
14982 |
19427 |
20563 |
21856 |
|
年運行費用 |
225821 |
|||||||||||
（二）、燃氣鍋爐運行費用測算
|
燃氣費用表 |
||||||||||||
|
月份 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
平均氣溫℃ |
-3.7 |
-2.5 |
2 |
7.5 |
12.9 |
17.6 |
21.9 |
23 |
18.6 |
13.2 |
6 |
6 |
|
自來水溫度（℃） |
10 |
18 |
16 |
17 |
20 |
24 |
25 |
25 |
24.5 |
18 |
15 |
15 |
|
熱水溫度℃ |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
噸位L |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
|
熱水負荷（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 |
|
單價（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 |
|
每月天數 |
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 |
|
月費用 |
11810 |
8838 |
10038 |
9429 |
8857 |
7429 |
7381 |
7381 |
7286 |
9448 |
10000 |
10000 |
|
年運行費用 |
107895 |
|||||||||||
（三）、燃油鍋爐運行費用測算
|
燃油費用表 |
||||||||||||
|
月份 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
平均氣溫℃ |
-3.7 |
-2.5 |
2 |
7.5 |
12.9 |
17.6 |
21.9 |
23 |
18.6 |
13.2 |
6 |
6 |
|
自來水溫度（℃） |
10 |
18 |
16 |
17 |
20 |
24 |
25 |
25 |
24.5 |
18 |
15 |
15 |
|
熱水溫度℃ |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
噸位L |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
20000 |
|
熱水負荷（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 |
|
單價（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 |
|
每月天數 |
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 |
|
月費用 |
19262 |
14416 |
16373 |
15379 |
14447 |
12117 |
12039 |
12039 |
11883 |
15410 |
16311 |
16311 |
|
年運行費用 |
175984 |
|||||||||||
七、費用比較
|
熱泵熱水系統其他系統投資及運行綜合經濟分析 |
||||||
|
對比條件：一、每天20噸熱水，水溫50℃； |
||||||
|
二、使用周期：熱泵熱水機組使用壽命15年，所以使用周期按照15年計算。 |
||||||
|
比較內容 |
熱泵熱水機組 |
燃油鍋爐 |
電鍋爐 |
燃氣 |
太陽能 |
|
|
費用比較 |
|
|
|
|
|
|
|
年運行費比較 |
6萬 |
18萬 |
22.5萬 |
11萬 |
8.8萬 |
|
|
熱泵年節(jié)省費用 |
|
12萬 |
16.5萬 |
5萬 |
3.8萬 |
|
|
熱泵投資回收 |
|
2年 |
1.5年 |
3.5年 |
1年 |
|
|
其他相關內容比較 |
危險程度 |
無壓力隱患 |
壓力容器，爆炸隱患 |
壓力容器，爆炸隱患 |
壓力容器，爆炸隱患 |
夏季易爆管 |
|
管理程度 |
無 |
需要專人看管 |
需要專人看管 |
需要專人看管 |
無 |
|
|
|
|
須持證上崗 |
須持證上崗 |
|
|
|
|
使用壽命 |
15年 |
6年 |
7年 |
6年 |
10年 |
|
|
熱效率（COP） |
全年平均370% |
90% |
95% |
95% |
|
|
|
能源單價 |
0.8元/kwh |
7.2元/kg |
0.8元/kwh |
3.6元/立方 |
0.8元/kwh |
|
|
社會趨勢 |
政府倡導 |
燃料價格高 |
政府逐步限制以至淘汰 |
|
|
|
|
占用空間 |
只需要室外平臺 |
需專門鍋爐房 |
需專門鍋爐房 |
需專門鍋爐房 |
占地面積較大 |
|
八、熱泵熱水系統設計參考相關規(guī)范
建設單位提供的關于本工程的有關資料和設計要求。
國家現行的設計規(guī)范、規(guī)程。
《商用或工業(yè)用及類似用途的熱泵熱水及》
《熱泵熱水系統選用與安裝》（國家建筑標準設計圖集06SS127）
《建筑給水排水設計規(guī)范》GB50015-2003
《室外給水設計規(guī)范》GB50013-2006
《給水排水制圖標準》 T50106-2001
《建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范》GB50242-2002
