空气源热泵热水机组技术应用研究

雷锋义

摘 要：随着资源和环境的问题日益严重，在满足人们健康、舒适要求的前提下，合理利用自然资源，保护环境，减少常规能源消耗，已成为人们需要面对的一个重要问题。文章主要针对空气源热泵热水机组的优点、工作原理、性质特点、发展方向等方面进行了详细介绍。

关键词：空气源；热泵；节能环保

前言

庙新煤矿位于贵州省遵义县松林镇境内，隶属于贵州省遵义县黔渝煤业开发有限责任公司。井田走向长12.07km，倾斜宽1.74km，面积约为20.47km2。含可采煤层3层，勘探区内+300m水平以上保有地质资源量4963万t。主采煤层煤质为为中灰、中高硫、高热值、高固定碳无烟煤。本矿井作为“西电东送”工程电源点（鸭溪电厂）的可靠煤源。2008年10月完成《庙新煤矿矿井初步设计》。初步设计选取的采暖及供热是：修建锅炉房并选用1台DZL1-0.7-AⅡ型和1台DZL2-0.7-AⅡ型卧式快装锅炉，采暖期运行2台，非采暖期运行1台2t/h锅炉。

2008年12月按照上级公司要求开工新建，由于开工时间紧迫，在未安装锅炉的情况下，急需要解决临时生产生活供热的情况下，引进了空气源热泵热水机组。目前该设备在我矿成功的使用，解决了全矿临时供热问题。下面主要介绍空气源热泵热水机组推广应用：

1 空气源热泵热水机组的介绍

热泵中央热水机组是引进欧美成熟先进的热泵热水机组技术，开发的高效、节能、安全、环保的世界性高科技热水设备。该技术是靠直接吸收空气的能量产生热水，彻底打破传统太阳能热水器依赖太阳光直射或辐射来吸取热能产生热水方式，改变了阴天、雨天、冷天、夜晚皆不能产生热水的缺点。

（1）安全——体现生命之本，空气能热水箱中无任何的电热设备，动作时只有空气的能量源源不断传递到热水箱中，所以绝不会存在漏电、触电、爆炸、煤气中毒的危险。

（2）节能——体会财富的增值，通行费用是电热水器的1/4、燃气热水器的1/4、燃油热水器的1/2、常规太阳能的1/2，综合能效比COP值高达3.6-6。

（3）环保——不会向室内或室外排放废热、废水、废气等任何有害物质，绝对环保。

（4）无需人员值守：本系统全自动运行，启、停无需人员操作，节省人工费用。

（5）无需安全审查：由于本系统不是高压、高温容器设备，无需像锅炉一样年审，也无需专职资质人员操作。

（6）寿命长：使用寿命大约在10-15年左右（传统锅炉大约在7-8年左右）。

2 空气源热泵机组特点及外观图

产品特点：

（1）工程安装简便，运行及维护成本低廉。

（2）一体式设计，机组运行更稳定。

（3）具有断电自动记忆功能，来电后自动启动机组运行，无需专人开关机。

（4）在环境温度较低时，微电脑自动启动化霜功能。

（5）适用宾馆、酒店、工厂、学校浴室等场所。

3 空气源热泵机组工作原理及功能

3.1 机组工作原理

空气源热泵热水系统是由水箱空气源热泵主机和废水循环系统三部分组成。为用户供热水时，空气源热泵系统从空气中提取低品位热能，通过电能驱动的空气源热泵“泵”送到高温热源，以满足用户供热水需求。

热泵机组由一个高效热泵及暴露在大气中的蒸发器组成，由此形成空气源热泵机组。该系统的工作原理是传热工质循环，即传热工质从空气中吸热，到保温水箱中放热。热泵基本上有四个主要部件组成，两个热交换（蒸发器和一个冷凝器）和一个压缩机及一个膨胀阀。

热泵在运行中，蒸发器从空气中的环境热能中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸气通过永久黏结在贮水箱外表面的特制环形管冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了贮水箱中的水。冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。传热工质是一种特殊物质，常压下其沸点为零下400C，凝固点为零下1000C以下，该物质冷的时候是液体，但很容易被蒸发成气体，反之亦然。在实际运行中，热泵中传热工质的蒸发极限温度为零下20C左右，因此5C的环境温度对如此低的温度也是“热”的，甚至下雪的温度，比如说0C，相比之下也是热的，因此，仍可交换一些热能。

3.2 空气源热泵功能特点

3.2.1 个性配置，合理节能

技术节能增加1/3的蒸发器面积以更大的吸取空气中低位热源中的免费热量，制热效率（COP）最高达4，在常规运行下比其他热水设备节省75%的电能，40%的天然气、煤气和50%柴油的运行成本。

系统节能每项机组的定型都经过国家级实验室多达3000多次的实验测试，调试评估出机组系统的最优化配置方案及机组最合理的COP值。

3.2.2 多重保护，更加安心

系统保护内设有高低压保护、压缩机过流过载保护，启动延时，水流量保护，水温高温保护等多重安全保护！电器保护压缩机过载保护、漏电保护、接地保护、相序保护、蒸发压力超高保护、排气过高保护、进出水温差过大保护、出水超高温保护等！出厂检测系统保压、卤检、二道卤检等，保证出厂的每台机组100%合格率！

3.2.3 科技领先，智能体现

高冲击对流抗垢设计，电分离水中的钙镁离子，防止冷凝器结垢，确保机组使用寿命延长！

3.2.4 绿色产品，共享环保

仅用微量电能驱动，低能源消耗，热泵机组运行过程中没有任何污染物排放，符合国家对能源利用、环保的要求，属于绿色环保产品。

3.2.5 品质卓越，优化系统

选用全球知名品牌高温压缩机，艾柯（ALCO）膨胀阀，智能芯片，经生产技术人员优化配置，确保机组系统运转最佳，并同时将机组使用寿命延长达到10年以上。

3.2.6 专业安装，更显简便

专业的安装可行性报告方案、专门派安装工程师上门指导安装、专业安装队伍，卓越的产品由专业体现。

4 空气源热泵机组发展方向

空气源热泵是目前空调系统中能效比（COP值）最高的产品之一，实际运行为3.7-4.3。

空气源热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的热泵机组的电力消耗，与电供暖相比，相当于减少70%以上。空气源热泵技术采用的制冷剂，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共质。空气源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。空气源热泵机组供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，空气源热泵机组运行无任何污染，无燃烧、无排烟，不产生废渣、废水、废气和烟尘，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。国家十分重视可再生能源开发利用工作，《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日起实施；同时，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，又把大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的优先发展主题。从国家立法和发展战略的高度，对可再生能源的发展应用予以强力推动。

日前，国家财政部、建设部发文《关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》以及《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》，明确指出“十一五”期间，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为25%以上，到2020年，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为50%以上，这为我国空气源热泵的发展提供了良好的环境。

5 结束语

庙新煤矿于2008年11月安装运行使用至今，该系统工作稳定，热水供水正常，能满足当时的设计需要，为公司节约了能源，减少了排放，减少了管理成本，为打造成一个现代化矿井，倡导节能、减低碳排放的号召，起到一个先进示范作用，在本矿井使用良好的影响下，然后是能渝煤矿、吉源煤矿、官仓煤矿相继安装投入使用，并且反映较好，同时重庆和贵州的一些新建矿井到我矿参观后也引进安装使用，据了解目前有重庆恒宇矿业有限公司部分矿井也在使用该系统，中国铝业遵义铝厂、四川宝光矿业绥阳矿井、遵义县梯子岩煤矿也有意引进使用。

虽然该设备在新建矿井目前还都是办公系统未形成的情况下安装临时使用，但是运行使用稳定，节能减排效果明显，在今后可利用该设备代替未建设的锅炉设备。

取消矿井使用锅炉设备供热，利用热泵解决方案如下：（1）大机组、多机组并联加热供水；（2）在设计公共洗澡堂时尽量把洗澡废水热量回收；（3）在设计时尽量把机组、管道、安装场地、洗澡堂建设纳入整体设计。

3.2.6 专业安装，更显简便

专业的安装可行性报告方案、专门派安装工程师上门指导安装、专业安装队伍，卓越的产品由专业体现。

4 空气源热泵机组发展方向

空气源热泵是目前空调系统中能效比（COP值）最高的产品之一，实际运行为3.7-4.3。

空气源热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的热泵机组的电力消耗，与电供暖相比，相当于减少70%以上。空气源热泵技术采用的制冷剂，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共质。空气源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。空气源热泵机组供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，空气源热泵机组运行无任何污染，无燃烧、无排烟，不产生废渣、废水、废气和烟尘，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。国家十分重视可再生能源开发利用工作，《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日起实施；同时，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，又把大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的优先发展主题。从国家立法和发展战略的高度，对可再生能源的发展应用予以强力推动。

日前，国家财政部、建设部发文《关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》以及《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》，明确指出“十一五”期间，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为25%以上，到2020年，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为50%以上，这为我国空气源热泵的发展提供了良好的环境。

5 结束语

庙新煤矿于2008年11月安装运行使用至今，该系统工作稳定，热水供水正常，能满足当时的设计需要，为公司节约了能源，减少了排放，减少了管理成本，为打造成一个现代化矿井，倡导节能、减低碳排放的号召，起到一个先进示范作用，在本矿井使用良好的影响下，然后是能渝煤矿、吉源煤矿、官仓煤矿相继安装投入使用，并且反映较好，同时重庆和贵州的一些新建矿井到我矿参观后也引进安装使用，据了解目前有重庆恒宇矿业有限公司部分矿井也在使用该系统，中国铝业遵义铝厂、四川宝光矿业绥阳矿井、遵义县梯子岩煤矿也有意引进使用。

虽然该设备在新建矿井目前还都是办公系统未形成的情况下安装临时使用，但是运行使用稳定，节能减排效果明显，在今后可利用该设备代替未建设的锅炉设备。

取消矿井使用锅炉设备供热，利用热泵解决方案如下：（1）大机组、多机组并联加热供水；（2）在设计公共洗澡堂时尽量把洗澡废水热量回收；（3）在设计时尽量把机组、管道、安装场地、洗澡堂建设纳入整体设计。

3.2.6 专业安装，更显简便

专业的安装可行性报告方案、专门派安装工程师上门指导安装、专业安装队伍，卓越的产品由专业体现。

4 空气源热泵机组发展方向

空气源热泵是目前空调系统中能效比（COP值）最高的产品之一，实际运行为3.7-4.3。

空气源热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的热泵机组的电力消耗，与电供暖相比，相当于减少70%以上。空气源热泵技术采用的制冷剂，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共质。空气源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。空气源热泵机组供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，空气源热泵机组运行无任何污染，无燃烧、无排烟，不产生废渣、废水、废气和烟尘，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。国家十分重视可再生能源开发利用工作，《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日起实施；同时，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，又把大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的优先发展主题。从国家立法和发展战略的高度，对可再生能源的发展应用予以强力推动。

日前，国家财政部、建设部发文《关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》以及《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》，明确指出“十一五”期间，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为25%以上，到2020年，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为50%以上，这为我国空气源热泵的发展提供了良好的环境。

5 结束语

庙新煤矿于2008年11月安装运行使用至今，该系统工作稳定，热水供水正常，能满足当时的设计需要，为公司节约了能源，减少了排放，减少了管理成本，为打造成一个现代化矿井，倡导节能、减低碳排放的号召，起到一个先进示范作用，在本矿井使用良好的影响下，然后是能渝煤矿、吉源煤矿、官仓煤矿相继安装投入使用，并且反映较好，同时重庆和贵州的一些新建矿井到我矿参观后也引进安装使用，据了解目前有重庆恒宇矿业有限公司部分矿井也在使用该系统，中国铝业遵义铝厂、四川宝光矿业绥阳矿井、遵义县梯子岩煤矿也有意引进使用。

虽然该设备在新建矿井目前还都是办公系统未形成的情况下安装临时使用，但是运行使用稳定，节能减排效果明显，在今后可利用该设备代替未建设的锅炉设备。

取消矿井使用锅炉设备供热，利用热泵解决方案如下：（1）大机组、多机组并联加热供水；（2）在设计公共洗澡堂时尽量把洗澡废水热量回收；（3）在设计时尽量把机组、管道、安装场地、洗澡堂建设纳入整体设计。