空气源热泵与燃气锅炉的分析比较.pdfVIP

本文以实际设计工程为实例，在洗浴及生活用热水方面提出了一种采用空气源热泵热水

系统形式，介绍了其工作原理和各组成部分的设计要求，并对设计方案进行了综合分析、

比较，从而得出结论：用空气源热泵热水系统取代锅炉的确是一个经济合理的方案。这种

无需设计专用机房、无污染又安全、全年综合节能率70%以上的制热水方式，是一种实用

的环保节能技术，值得大力推广。

随着经济的发展，能源紧张以及环境保护问题亦日益突出，近年来，上海市的不少宾

馆都实施了“煤改气（油、电）的环保政策，但却造成了洗浴热水费用升高，我们宝山宾馆

”

冬季高峰时单此项费用就高达3万余元每天，如何更多更好地利用自然能源，特别是低品

位能源，避免和减少环境污染，缓和能源紧张问题早已是人们所关注的课题。有些宾馆为

了降低洗浴热水的成本，安装了真空管式太阳能热水系统，靠太阳光的直射来产热，是解

决了环保问题，也相应降低了部分时段的洗浴热水成本，但据上海市近三年的气象资料表

明，本市每年有近半年时间为多云与阴雨天，此气候条件下还是要靠电热管辅助加热，而

用电直接加热水时的费用比锅炉还高（每吨水温升40℃达30多元），且需提供足够大的楼

顶安装采光面积，有一定的局限性。太阳能是大自然赋予人类取之不尽的清洁能源，充分

利用它服务于人类的生产、生活，是人们长期以来的愿望。空气源热泵热水系统就是比较

理想的太阳潜能（空气能）的利用方式之一，为此，我们宾馆在鹏悅总经理与一班领导层

的决策下，责成保障部于中全经理牵头成立了由季建明、任海军、俞明发、叶国亮、张兵

等工程技术人员组成的QC攻关小组，于2004年下半年开始进行了这方面的探索。

1.热泵与热泵的工作原理

热泵技术是近年来在全世界备受关注的新能源技术，目前较多地应用于冷暖空调机。

日常生活中泵的应用很多。泵是一种提高位能的装置，根据用途不同有水泵、气泵、油泵

等。水泵主要是提高水位或增加水压；气泵主要是增加气压；油泵主要是用于供油系统和

油压设备。人们使用的打气筒也是一种简单的注复式气泵。这些泵都是对接触的物质直接

作功。

“热”不是物质，而是能，广泛的存在于自然界中的各类质的物体中，这些物质，我们

认为是热的载体，载体可以是固体（如金属）、液体（如水）、也可以是气体。热的传递方

式有对流、传导和辐射。热”必须通过载体携带并传递，不同载体主要传递方式不同。热泵

“

顾名思义就是泵热的装置。按照新的国际制冷辞典的定义，热泵是以冷凝器放出热量来供

热的制冷系统。热泵按工作原理可以分为蒸气压缩式、气体压缩式、蒸气喷射式、吸收式、

电热式、半导体式和电化学式多种。而目前应用最普遍的应当是蒸气压缩式热泵。它的工

作主要是靠电力驱动的压缩机使热泵工质在压缩机、热交换器、节流装置等部件组成的闭

合回路系统中进行循环，通过工质状态的相变，将低品位热能转化为高品位热能。低端吸

热制冷，高端放热制热，周而复始的循环得到的是制冷又制热的双重效应，目前较多的应

用于冷暖空调。

热泵系统的工作原理。蒸发器吸收热后，其工质蒸发生成的高温低压过热气体在压缩

机中经绝热压缩变为高温高压的气体，经冷凝器定压冷凝为低温高压液体（放出汽化热，

而制热）。液态工质经降压绝热节流为低温低压液体，再进入蒸发器定压吸收热源热量，并

蒸发变成过热蒸气重复下一个循环。所以利用热泵热水机释放到水中的热量不是直接用电

加热产生出来的，而是通过热泵热水机把热源搬运到水中去的。

利用少量高品位的电能作为驱动能源，从低温热源高效吸收低品位热能并传输给高温

热源，达到了“泵热”的目的。热泵技术也是一种提高能量品位的技术，它不是能量转换的

过程，不受能量转换效率极限1００％的制约，而是受逆卡诺循环效率的制约。其搬运的

能力与投入热泵的电能之比称为制热性能系数又称能效比（用ＣＯＰ来表示）。

其理论效率为:(工作温度＋273)/温升T。当工作温度25℃,T为20℃时，理论制热系数

就可以达到COP理＝15。

但是实际当中，电动机效率＝0.95，压缩机效率＝0.8，换热器效率＝0.9，系统效率

＝0.8，则总效率为0.95×0.8×0.9×0.8=0.55.COP实＝15×0.55=8.25.

这就是说投入1KW的电能来搬运热量，理想最高可以搬运8.25KW的热量.

2.空气源热泵热水系统的优势

空气源热泵热水系统就是把空气作为低品位热源，通过查阅大量的文献资