空氣源熱泵在公共浴室中的應用
能源環境
作者：劉丹
【摘要】空氣源熱泵是一種利用可再生能源的高效節能設備。通過石家莊某企業居民區公共浴室的工程案例，詳細介紹了空氣源熱泵的方案選擇情況，同時對比了空氣源熱泵同電鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐的年運行費用差異。結果表明，空氣源熱泵在熱水係統的應用中具有較大的節能潛力，在公共浴室的熱水供應係統中具有較大的應用前景。
【關鍵詞】空氣源熱泵；原理；熱水係統；水箱；節能環保；能效比
隨著國民經濟的發展和人民生活水平不斷提高，生活用熱水的需求量越來越大，能源的消耗與日俱增。我國作為能源消耗大國，根據統計，每年建築能耗占全國總能耗近30%，城市民用建築洗浴熱水能耗占20%，因此人們越來越注重能源的節約，開發太陽能、風能等可再生能源的任務也十分迫切。熱泵技術是近年來在全世界備受關注的新能源技術，因其在節能降耗和環保方麵都具有良好的表現，在公共建築熱水供應係統中得到了越來越廣泛的關注。空氣源熱泵由於其結構簡單，安裝使用方便，因此成為熱泵諸多形式中應用做廣泛的一種，在公共建築熱水供應係統中占有不可代替的優勢。筆者以石家莊某企業居民區公共浴室改造工程為例，介紹了空氣源熱泵在實際工程中的應用，並分析了其運行成本。
1.工程概況
石家莊某企業居民區公共浴室主要滿足該居民區內居民洗浴要求，設計為單層獨立建築，共設有沐浴噴頭52個，每天的洗浴總人數約為600人左右。浴室原采用該企業生產餘熱供熱係統，將工廠直供的溫度較高的熱水通入浴室，經浴室管理操作人員通過手工操作混水閥，經冷熱水配比，將水溫調節至40℃，貯存至保溫水箱，通過水泵供至浴室末端使用。由於企業與居民區距離較遠，熱水管道熱量損失相對較大，而且管道投用年限較長，腐蝕情況較嚴重，跑冒滴漏現象較多，維護較頻繁，同時隨著企業的發展，企業生產的餘熱逐步在廠區內被加以利用，已經沒有足夠的餘熱供居民區公共浴室使用，鑒於以上情況需要對該浴室熱水係統進行升級改造。本次浴室改造采用當前國內為比較流行的空氣源熱泵，在春、夏、秋3個季節，由空氣源熱泵製取洗浴用熱水，冬季由空氣源熱泵和電熱水器輔助加熱聯合製取洗浴用熱水。
2.空氣源熱泵係統設計
2.1係統形式
為保證洗浴時充足的用水量和恒定的熱水溫度，空氣源熱泵采用“雙模式”設計，即直接加熱+循環加熱兩種模式製取熱水。直接加熱模式，是把常溫的自來水直接加熱至設定溫度的高溫熱水補充到水箱當中，保證水箱水量充足；循環模式是對水箱內的熱水進行再熱，保證水溫穩定在設定的溫度。
2.2熱泵機組運行時間的確定
根據《建築給水排水設計規範》【1】空氣源熱泵機組設計工作時間為12-20h/d，浴室開放時間為每天中午1：300-晚上8：30，每天供水8h，結合浴室的實際情況以及石家莊的氣候條件，熱泵機組全天共運行12h。
2.3設計計算參數
石家莊屬於溫帶季風氣候地區，夏天炎熱，冬天寒冷，全年平均氣溫13.4℃，最冷月的月平均溫度為-6.7℃，極端最低溫度-19.7℃，春分、秋分所在月的平均溫度為14.0℃。該居民區自來水采用的是地下水，年平均溫度按15℃計算。
3.4空氣源熱泵選型
該浴室每天的洗浴總人數約為600人左右，根據《建築給水排水設計規範》【1】要求，公共浴室淋浴每人每次熱水用量50L，得知熱水日需求量為30米3。空氣源熱泵進水設計溫度為15℃，出水設計溫度為55℃，熱水所提升的溫差是40℃，根據公式【3】，可計算出設計小時供熱量為439635kJ/h。
依據設計小時供熱量，熱水係統設計選用MHA200B5低溫型空氣源熱泵2台，額定工況下，機組製熱主機輸入功率為18.22kW，製熱量為80kW、產水量為1760L/h。