空氣源熱泵熱水機組技術應用研究

雷鋒義

摘 要：隨著資源和環(huán)境的問題日益嚴重，在滿足人們健康、舒適要求的前提下，合理利用自然資源，保護環(huán)境，減少常規(guī)能源消耗，已成為人們需要面對的一個重要問題。文章主要針對空氣源熱泵熱水機組的優(yōu)點、工作原理、性質特點、發(fā)展方向等方面進行了詳細介紹。

關鍵詞：空氣源；熱泵；節(jié)能環(huán)保

前言

廟新煤礦位于貴州省遵義縣松林鎮(zhèn)境內(nèi)，隸屬于貴州省遵義縣黔渝煤業(yè)開發(fā)有限責任公司。井田走向長12.07km，傾斜寬1.74km，面積約為20.47km2。含可采煤層3層，勘探區(qū)內(nèi)+300m水平以上保有地質資源量4963萬t。主采煤層煤質為為中灰、中高硫、高熱值、高固定碳無煙煤。本礦井作為“西電東送”工程電源點（鴨溪電廠）的可靠煤源。2008年10月完成《廟新煤礦礦井初步設計》。初步設計選取的采暖及供熱是：修建鍋爐房并選用1臺DZL1-0.7-AⅡ型和1臺DZL2-0.7-AⅡ型臥式快裝鍋爐，采暖期運行2臺，非采暖期運行1臺2t/h鍋爐。

2008年12月按照上級公司要求開工新建，由于開工時間緊迫，在未安裝鍋爐的情況下，急需要解決臨時生產(chǎn)生活供熱的情況下，引進了空氣源熱泵熱水機組。目前該設備在我礦成功的使用，解決了全礦臨時供熱問題。下面主要介紹空氣源熱泵熱水機組推廣應用：

1 空氣源熱泵熱水機組的介紹

熱泵中央熱水機組是引進歐美成熟先進的熱泵熱水機組技術，開發(fā)的高效、節(jié)能、安全、環(huán)保的世界性高科技熱水設備。該技術是靠直接吸收空氣的能量產(chǎn)生熱水，徹底打破傳統(tǒng)太陽能熱水器依賴太陽光直射或輻射來吸取熱能產(chǎn)生熱水方式，改變了陰天、雨天、冷天、夜晚皆不能產(chǎn)生熱水的缺點。

（1）安全——體現(xiàn)生命之本，空氣能熱水箱中無任何的電熱設備，動作時只有空氣的能量源源不斷傳遞到熱水箱中，所以絕不會存在漏電、觸電、爆炸、煤氣中毒的危險。

（2）節(jié)能——體會財富的增值，通行費用是電熱水器的1/4、燃氣熱水器的1/4、燃油熱水器的1/2、常規(guī)太陽能的1/2，綜合能效比COP值高達3.6-6。

（3）環(huán)?！粫蚴覂?nèi)或室外排放廢熱、廢水、廢氣等任何有害物質，絕對環(huán)保。

（4）無需人員值守：本系統(tǒng)全自動運行，啟、停無需人員操作，節(jié)省人工費用。

（5）無需安全審查：由于本系統(tǒng)不是高壓、高溫容器設備，無需像鍋爐一樣年審，也無需專職資質人員操作。

（6）壽命長：使用壽命大約在10-15年左右（傳統(tǒng)鍋爐大約在7-8年左右）。

2 空氣源熱泵機組特點及外觀圖

產(chǎn)品特點：

（1）工程安裝簡便，運行及維護成本低廉。

（2）一體式設計，機組運行更穩(wěn)定。

（3）具有斷電自動記憶功能，來電后自動啟動機組運行，無需專人開關機。

（4）在環(huán)境溫度較低時，微電腦自動啟動化霜功能。

（5）適用賓館、酒店、工廠、學校浴室等場所。

3 空氣源熱泵機組工作原理及功能

3.1 機組工作原理

空氣源熱泵熱水系統(tǒng)是由水箱空氣源熱泵主機和廢水循環(huán)系統(tǒng)三部分組成。為用戶供熱水時，空氣源熱泵系統(tǒng)從空氣中提取低品位熱能，通過電能驅動的空氣源熱泵“泵”送到高溫熱源，以滿足用戶供熱水需求。

熱泵機組由一個高效熱泵及暴露在大氣中的蒸發(fā)器組成，由此形成空氣源熱泵機組。該系統(tǒng)的工作原理是傳熱工質循環(huán)，即傳熱工質從空氣中吸熱，到保溫水箱中放熱。熱泵基本上有四個主要部件組成，兩個熱交換（蒸發(fā)器和一個冷凝器）和一個壓縮機及一個膨脹閥。

熱泵在運行中，蒸發(fā)器從空氣中的環(huán)境熱能中吸取熱量以蒸發(fā)傳熱工質，工質蒸氣經(jīng)壓縮機壓縮后壓力和溫度上升，高溫蒸氣通過永久黏結在貯水箱外表面的特制環(huán)形管冷凝器冷凝成液體時，釋放出的熱量傳遞給了貯水箱中的水。冷凝后的傳熱工質通過膨脹閥返回到蒸發(fā)器，然后再被蒸發(fā)，如此循環(huán)往復。傳熱工質是一種特殊物質，常壓下其沸點為零下400C，凝固點為零下1000C以下，該物質冷的時候是液體，但很容易被蒸發(fā)成氣體，反之亦然。在實際運行中，熱泵中傳熱工質的蒸發(fā)極限溫度為零下20C左右，因此5C的環(huán)境溫度對如此低的溫度也是“熱”的，甚至下雪的溫度，比如說0C，相比之下也是熱的，因此，仍可交換一些熱能。

3.2 空氣源熱泵功能特點

3.2.1 個性配置，合理節(jié)能

技術節(jié)能增加1/3的蒸發(fā)器面積以更大的吸取空氣中低位熱源中的免費熱量，制熱效率（COP）最高達4，在常規(guī)運行下比其他熱水設備節(jié)省75%的電能，40%的天然氣、煤氣和50%柴油的運行成本。

系統(tǒng)節(jié)能每項機組的定型都經(jīng)過國家級實驗室多達3000多次的實驗測試，調試評估出機組系統(tǒng)的最優(yōu)化配置方案及機組最合理的COP值。

3.2.2 多重保護，更加安心

系統(tǒng)保護內(nèi)設有高低壓保護、壓縮機過流過載保護，啟動延時，水流量保護，水溫高溫保護等多重安全保護！電器保護壓縮機過載保護、漏電保護、接地保護、相序保護、蒸發(fā)壓力超高保護、排氣過高保護、進出水溫差過大保護、出水超高溫保護等！出廠檢測系統(tǒng)保壓、鹵檢、二道鹵檢等，保證出廠的每臺機組100%合格率！

3.2.3 科技領先，智能體現(xiàn)

高沖擊對流抗垢設計，電分離水中的鈣鎂離子，防止冷凝器結垢，確保機組使用壽命延長！

3.2.4 綠色產(chǎn)品，共享環(huán)保

僅用微量電能驅動，低能源消耗，熱泵機組運行過程中沒有任何污染物排放，符合國家對能源利用、環(huán)保的要求，屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品。

3.2.5 品質卓越，優(yōu)化系統(tǒng)

選用全球知名品牌高溫壓縮機，艾柯（ALCO）膨脹閥，智能芯片，經(jīng)生產(chǎn)技術人員優(yōu)化配置，確保機組系統(tǒng)運轉最佳，并同時將機組使用壽命延長達到10年以上。

3.2.6 專業(yè)安裝，更顯簡便

專業(yè)的安裝可行性報告方案、專門派安裝工程師上門指導安裝、專業(yè)安裝隊伍，卓越的產(chǎn)品由專業(yè)體現(xiàn)。

4 空氣源熱泵機組發(fā)展方向

空氣源熱泵是目前空調系統(tǒng)中能效比（COP值）最高的產(chǎn)品之一，實際運行為3.7-4.3。

空氣源熱泵的使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時，消耗一次能源并導致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設備本身的污染就小。設計良好的熱泵機組的電力消耗，與電供暖相比，相當于減少70%以上。空氣源熱泵技術采用的制冷劑，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共質?？諝庠礋岜脵C組的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。空氣源熱泵機組供熱時省去了燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統(tǒng)，無燃燒過程，避免了排煙、排污等污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，空氣源熱泵機組運行無任何污染，無燃燒、無排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會產(chǎn)生城市熱島效應，對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。國家十分重視可再生能源開發(fā)利用工作，《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實施；同時，在《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中，又把大力發(fā)展和規(guī)?；瘧眯履茉春涂稍偕茉醋鳛槟茉搭I域的優(yōu)先發(fā)展主題。從國家立法和發(fā)展戰(zhàn)略的高度，對可再生能源的發(fā)展應用予以強力推動。

日前，國家財政部、建設部發(fā)文《關于推進可再生能源在建筑中應用的實施意見》以及《可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法》，明確指出“十一五”期間，可再生能源應用面積占新建建筑面積比例為25%以上，到2020年，可再生能源應用面積占新建建筑面積比例為50%以上，這為我國空氣源熱泵的發(fā)展提供了良好的環(huán)境。

5 結束語

廟新煤礦于2008年11月安裝運行使用至今，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，熱水供水正常，能滿足當時的設計需要，為公司節(jié)約了能源，減少了排放，減少了管理成本，為打造成一個現(xiàn)代化礦井，倡導節(jié)能、減低碳排放的號召，起到一個先進示范作用，在本礦井使用良好的影響下，然后是能渝煤礦、吉源煤礦、官倉煤礦相繼安裝投入使用，并且反映較好，同時重慶和貴州的一些新建礦井到我礦參觀后也引進安裝使用，據(jù)了解目前有重慶恒宇礦業(yè)有限公司部分礦井也在使用該系統(tǒng)，中國鋁業(yè)遵義鋁廠、四川寶光礦業(yè)綏陽礦井、遵義縣梯子巖煤礦也有意引進使用。

雖然該設備在新建礦井目前還都是辦公系統(tǒng)未形成的情況下安裝臨時使用，但是運行使用穩(wěn)定，節(jié)能減排效果明顯，在今后可利用該設備代替未建設的鍋爐設備。

取消礦井使用鍋爐設備供熱，利用熱泵解決方案如下：（1）大機組、多機組并聯(lián)加熱供水；（2）在設計公共洗澡堂時盡量把洗澡廢水熱量回收；（3）在設計時盡量把機組、管道、安裝場地、洗澡堂建設納入整體設計。

3.2.6 專業(yè)安裝，更顯簡便

專業(yè)的安裝可行性報告方案、專門派安裝工程師上門指導安裝、專業(yè)安裝隊伍，卓越的產(chǎn)品由專業(yè)體現(xiàn)。

4 空氣源熱泵機組發(fā)展方向

空氣源熱泵是目前空調系統(tǒng)中能效比（COP值）最高的產(chǎn)品之一，實際運行為3.7-4.3。

空氣源熱泵的使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時，消耗一次能源并導致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設備本身的污染就小。設計良好的熱泵機組的電力消耗，與電供暖相比，相當于減少70%以上。空氣源熱泵技術采用的制冷劑，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共質。空氣源熱泵機組的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量?？諝庠礋岜脵C組供熱時省去了燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統(tǒng)，無燃燒過程，避免了排煙、排污等污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，空氣源熱泵機組運行無任何污染，無燃燒、無排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會產(chǎn)生城市熱島效應，對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。國家十分重視可再生能源開發(fā)利用工作，《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實施；同時，在《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中，又把大力發(fā)展和規(guī)模化應用新能源和可再生能源作為能源領域的優(yōu)先發(fā)展主題。從國家立法和發(fā)展戰(zhàn)略的高度，對可再生能源的發(fā)展應用予以強力推動。

日前，國家財政部、建設部發(fā)文《關于推進可再生能源在建筑中應用的實施意見》以及《可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法》，明確指出“十一五”期間，可再生能源應用面積占新建建筑面積比例為25%以上，到2020年，可再生能源應用面積占新建建筑面積比例為50%以上，這為我國空氣源熱泵的發(fā)展提供了良好的環(huán)境。

5 結束語

廟新煤礦于2008年11月安裝運行使用至今，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，熱水供水正常，能滿足當時的設計需要，為公司節(jié)約了能源，減少了排放，減少了管理成本，為打造成一個現(xiàn)代化礦井，倡導節(jié)能、減低碳排放的號召，起到一個先進示范作用，在本礦井使用良好的影響下，然后是能渝煤礦、吉源煤礦、官倉煤礦相繼安裝投入使用，并且反映較好，同時重慶和貴州的一些新建礦井到我礦參觀后也引進安裝使用，據(jù)了解目前有重慶恒宇礦業(yè)有限公司部分礦井也在使用該系統(tǒng)，中國鋁業(yè)遵義鋁廠、四川寶光礦業(yè)綏陽礦井、遵義縣梯子巖煤礦也有意引進使用。

雖然該設備在新建礦井目前還都是辦公系統(tǒng)未形成的情況下安裝臨時使用，但是運行使用穩(wěn)定，節(jié)能減排效果明顯，在今后可利用該設備代替未建設的鍋爐設備。

取消礦井使用鍋爐設備供熱，利用熱泵解決方案如下：（1）大機組、多機組并聯(lián)加熱供水；（2）在設計公共洗澡堂時盡量把洗澡廢水熱量回收；（3）在設計時盡量把機組、管道、安裝場地、洗澡堂建設納入整體設計。

3.2.6 專業(yè)安裝，更顯簡便

專業(yè)的安裝可行性報告方案、專門派安裝工程師上門指導安裝、專業(yè)安裝隊伍，卓越的產(chǎn)品由專業(yè)體現(xiàn)。

4 空氣源熱泵機組發(fā)展方向

空氣源熱泵是目前空調系統(tǒng)中能效比（COP值）最高的產(chǎn)品之一，實際運行為3.7-4.3。

空氣源熱泵的使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時，消耗一次能源并導致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設備本身的污染就小。設計良好的熱泵機組的電力消耗，與電供暖相比，相當于減少70%以上?？諝庠礋岜眉夹g采用的制冷劑，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共質?？諝庠礋岜脵C組的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量?？諝庠礋岜脵C組供熱時省去了燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統(tǒng)，無燃燒過程，避免了排煙、排污等污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，空氣源熱泵機組運行無任何污染，無燃燒、無排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會產(chǎn)生城市熱島效應，對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。國家十分重視可再生能源開發(fā)利用工作，《中華人民共和國可再生能源法》已于2006年1月1日起實施；同時，在《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中，又把大力發(fā)展和規(guī)?；瘧眯履茉春涂稍偕茉醋鳛槟茉搭I域的優(yōu)先發(fā)展主題。從國家立法和發(fā)展戰(zhàn)略的高度，對可再生能源的發(fā)展應用予以強力推動。

日前，國家財政部、建設部發(fā)文《關于推進可再生能源在建筑中應用的實施意見》以及《可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法》，明確指出“十一五”期間，可再生能源應用面積占新建建筑面積比例為25%以上，到2020年，可再生能源應用面積占新建建筑面積比例為50%以上，這為我國空氣源熱泵的發(fā)展提供了良好的環(huán)境。

5 結束語

廟新煤礦于2008年11月安裝運行使用至今，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，熱水供水正常，能滿足當時的設計需要，為公司節(jié)約了能源，減少了排放，減少了管理成本，為打造成一個現(xiàn)代化礦井，倡導節(jié)能、減低碳排放的號召，起到一個先進示范作用，在本礦井使用良好的影響下，然后是能渝煤礦、吉源煤礦、官倉煤礦相繼安裝投入使用，并且反映較好，同時重慶和貴州的一些新建礦井到我礦參觀后也引進安裝使用，據(jù)了解目前有重慶恒宇礦業(yè)有限公司部分礦井也在使用該系統(tǒng)，中國鋁業(yè)遵義鋁廠、四川寶光礦業(yè)綏陽礦井、遵義縣梯子巖煤礦也有意引進使用。

雖然該設備在新建礦井目前還都是辦公系統(tǒng)未形成的情況下安裝臨時使用，但是運行使用穩(wěn)定，節(jié)能減排效果明顯，在今后可利用該設備代替未建設的鍋爐設備。

取消礦井使用鍋爐設備供熱，利用熱泵解決方案如下：（1）大機組、多機組并聯(lián)加熱供水；（2）在設計公共洗澡堂時盡量把洗澡廢水熱量回收；（3）在設計時盡量把機組、管道、安裝場地、洗澡堂建設納入整體設計。