空气源热泵机组在城市浴室的应用

马雨静

关键字空气源热泵机组；浴室；应用

1 引言

浴室用水加热，从传统燃煤锅炉烧水、燃油、燃气烧水、再到电热烧水，再到太阳能加热，一直发展到今天的空气源热泵机组。燃煤锅炉因不环保已被城市逐渐淘汰，太阳能存在阴天不制热、不稳定的问题；柴油锅炉和电热水设备成本较高，而空气源热泵机组的出现，给人们的生活带来了方便，它与其它热水产品相比，运行安全，实现全自动控制，很好地避开了传统太阳能产品受天气阴晴的影响。它无可燃可爆气体，无废气废水废渣排放，且成本低，技术先进，安装方便，维护简单，既环保，又可减轻人工劳动强度，所以空气源热泵机组将成为未来浴室热水产品的发展方向[1][2]。

2 空气源热泵机组结构

矿区某小区浴室使用的是RSADV130HD型空气源热泵机组两套（每套5台），该空气源热泵机组是由压缩机、热交换器、轴流风扇、保温水箱、水泵、储液罐、过滤器、节流装置和电子自动控制器等组成（如图1）。压缩机采用全封闭活塞式，冷凝器工作介质采用R22冷凝剂，采用翅片蒸发器，节流装置采用电子膨胀调节阀。

图1 空气源热泵机组结构示意

3 空气源热泵机组技术参数

（1）超低温型（直热式）空气源热泵机组（供浴池热水）：出水温度60℃、单台制热量150 kW、电机功率46.6 kW；

（2）浴池热水泵（含电控）2 台：流量25 m3/h、扬程13 m、功率2.2 kW；

（3）超低温型（循环式）空气源热泵机组（供淋浴热水）：出水温度60℃、单台制热量150 kW、电机功率46.6 kW；

（4）淋浴热水泵（含电控）2 台：流量25 m3/h、扬程13 m、功率2.2 kW；

（5）淋浴热水循环泵（含电控）2 台：流量23 m3/h、扬程28 m、功率4 kW。

4 空气源热泵机组工作原理

RSADV130HD 型空气源热泵机组是一种将低温热源的热能和电能转移到高温热源的装置。空气源热泵机组工作时，通过热泵内的空压机压缩做功，源源不断将电能转换为热能，再通过热泵内的热交换器将热能传递给水，从而使水的温度逐渐上升，直至达到浴室要求的淋浴温度。

如图2，具体工作过程：接通电源后，轴流风扇开始运转，室外空气通过蒸发器进行热交换，低温低压的液态冷媒经过蒸发器（空气侧热交换器）吸收空气中的热量Q1而蒸发，由液态变为气态，温度降低后的空气被风扇排出系统。同时，蒸发器内部的冷媒吸热汽化被吸入压缩机，压缩机在电能Q2作用下将这种低压冷媒气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器，高温高压的气态冷媒在交换器内与冷水进行热交换，冷媒放热而冷却为液态。冷媒放出的热量Q3使冷水得到加热。

液态冷媒通过节流膨胀阀减压，再次流入蒸发器，又具有了再次吸收蒸发的能力。如此反复循环，空气中的热能被热泵不断送到水中，使保温水箱里的水温逐渐升高，最后达到所需温度55℃左右。

冷水直接进入空气源热泵机组入口，空气源热泵机组按设定的温度进行加热，加热后的热水经空气源热泵机组出口进保温水箱，然后通过循环泵从保温水箱抽水送入洗浴系统。它利用电能驱动压缩机工作，吸收空气中大量的热能，再传输到水中。整个过程既不是电阻丝发热来烧水，也不是大量电能转化为热能，电在这里只是起着驱动空压机的作用，所以，空气源热泵热水机组的作用是将空气中的热量转移到水中。

图2 空气源热泵机组工作原理示意

根据能量守恒定律有：Q1+Q2=Q3，因此Q3＞Q2。亦即冷水吸收的热量要2～3 倍地大于压缩机工作消耗的电能，其间的差值是从周围空气中吸收来的热量。所以空气源热泵机组运行成本只有电加热的，燃油加热的，太阳能加热的

5 使用效果

5.1 浴室规模

矿区某小区浴室周围近一平方公里范围内，现坐落有59栋老式居民楼，常住人口1万多人。过去近30年里，随着楼房和居住人口的逐年增多，原有的规模小、浪费大、能力低、不上档次的传统浴室已不能满足现有洗浴人数和洗浴质量的需求。为了进一步改善居民生活水平，上级决定从降本增效角度出发扩大浴室规模，采用RSADV130HD型空气源热泵机组作为供热设备，洗浴人数由原来的200人/天提升到500人/天。

5.2 经济效益

5.2.1 加热1 t水经济比较

加热1 t 水上升40℃费用比较，自来水平均温度15℃左右，加热至55℃的热水，需要40 000千卡热量，加热每吨水需要费用见表1。

表1 加热1 t水经济比较

可见每加热1 t 热水成本，燃煤锅炉是9.86 元，柴油锅炉是29.44元，电热水设备是57.33元，空气源热泵机组是13.57元。

5.2.2 各项指标比较

每天按加热80 t热水计算见表2。

表2 各项指标比较

可见，空气源热泵机组比柴油锅炉每年节省46.25万元，比电热水设备每年节省127.69万元。

6 结束语

实践证明，城市浴室应用空气源热泵机组，不仅克服了原始燃煤锅炉、太阳能、燃油锅炉和电热水设备存在的各种问题。还能节约人工，提高工作效率，节省电能成本，是一种值得推广的安全、节能、环保型产品。