广东双热源热泵热水机组（双源热泵热水机组）

广东双热源热泵热水机组（双源热泵热水机组）双热源热泵热水机组是热泵的一种高级应用。既可利用空气，又可利用水作为低温热源，通过电能驱动，不断从低温热源中吸收热量并释放到高温热水中的热泵设备。双热源机组拥有水源热泵能效比高、又拥有空气源热泵适用范围广的双重优点。热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。通常用于热泵装置的是我们周围的介质——空气、水、土壤等。- 12 -第四节、双源热泵案例分析双源热泵简介1、双源热泵热水机组工作原理

- 1 -目 录

- 2 -第一节、双源热泵简介

- 6 -第二节、双源热泵应用与对比

- 9 -第三节、投资运行费用对比

- 12 -第四节、双源热泵案例分析

双源热泵简介

1、双源热泵热水机组工作原理

热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。通常用于热泵装置的是我们周围的介质——空气、水、土壤等。

双热源热泵热水机组是热泵的一种高级应用。既可利用空气，又可利用水作为低温热源，通过电能驱动，不断从低温热源中吸收热量并释放到高温热水中的热泵设备。双热源机组拥有水源热泵能效比高、又拥有空气源热泵适用范围广的双重优点。

双源热泵应用一般应用于有"水热源"可利用的场所，如：地下水、湖泊、（工艺、生活）废水、中央空调（冷冻、冷却）系统等。其中，应用于中央空调冷冻系统节能效果最佳；

双源热泵的运行模式如下：

1、夏季，双源热泵一边连接中央空调冷冻水系统，一边连接酒店生活热水系统，以"水源"模式运行，在产生7℃冷冻水的同时，提供55℃热水至酒店淋浴系统，可减少原有大型中央空调运行时间。

2、在春秋季节，酒店仍需少量冷量来维持新风干燥，此时启用双源热泵即可解决少量冷负荷问题，同时可避免原大型空调"大马拉小车"的情况，大型中央空调在不满负荷运行，制造1冷吨冷量的能耗比满负荷要多20%至30%左右，能耗十分大。改用"双源热泵"后可避免这种情况。

3、在冬季，双源热泵可切换为"空气源"模式运行，平均COP可达320%以上，仍然十分节能。

2、双源热泵热水机组的工作原理：

热泵热水机组是目前世界上最先进、能效比最高的热水设备之一，它根据逆卡诺循环原理，采用电能驱动，通过传热工质把自然界的空气、水、土壤或其它低温热源中无法被利用的太阳能潜热有效吸收，产生能用的高品位热能，并将收集的热量释放到水中，对水进行加热的设备。

2.1、双源热泵启动空气源工况时：

热泵机组工作原理图

热泵热水机组一般由压缩机、蒸发器、膨胀阀、过滤器、储液罐、冷凝器、储水箱等几部分组成。

热泵热水机组系统工作过程如下：处于低压液态循环工质（如氟利昂R22及R134a）流经蒸发器时蒸发，此时从低温热源处吸收热量，变成蒸气后，流进压缩机，经过压缩机压缩后升温升压，变成高温、高压蒸气，排出压缩机，蒸汽流经冷凝器，在冷凝器中，将从蒸发器中吸取的热量和压缩机耗功所相当的那部分热量排出，传递给冷水，使其温度提高。循环工质蒸汽冷凝降温后变成液相，高压液体流经膨胀阀后，压力下降，变成低压液体，低压液相工质流入蒸发器，由于沸点低，因而很容易从周围环境吸收热量而再蒸发，又形成低温低压蒸汽，依此不断地进行重复循环。就能使低温热量连续不断地传递到高温热源（水）处，以满足热水需求。

传热工质是一种特殊的物质，在实际运行当中，热泵中传热工质的蒸发极限温度为-20℃左右，因此即使-5℃的环境温度相对于它来说也是"热"的，也就是说热泵热水机组可以100%将所有的热能包括压缩机运转的机械能与周围环境的能量传递给冷水，而绝对不会浪费任何能源。

2.2、双源热泵启动水源工况时：

启动水源工况时，工作原理与启动空气源工况一样，只是蒸发器为水水板式换热器，从水源中取热，并非从环境空气中取热。

2.3、双源热泵热水机组的工作原理及图示：

（1）双源热泵机组以水源方式运行

在空调季节（无论是需要大量冷气的炎热夏季还是需要少量冷气以维护室内清新环境的过渡季节，均需中央空调提供冷量，此时双源热泵机组产生的冷量能最大限度地辅助满足室内所需的冷负荷。

双源热泵机组制冷侧连接中央空调冷冻水系统，在空调季节，吸收中央空调冷冻水系统中的热来加热生活热水。该系统运行，可一边加热生活热水一边向中央空调冷冻水系统提供冷量。在热水角度来说，热水是免费的。

（2）双源热泵机组以空气源方式运行

在非空调季节（室内不需要冷量），此时不能从中央空调冷冻水系统中吸取热量，热泵机组制冷侧（即连接中央空调冷冻水系统侧）不运行，双源热泵机组转换为空气源方式运行，风扇运行吹出冷风。

2、双源热泵热水机组特点

双热源热泵热水机组是利用空气和水作为低温热源，通过电能驱动，不断从低温热源中吸收热量并释放到高温热水中的热泵设备。双热源机组拥有水源热泵能效比高、又拥有空气源热泵适用范围广的双重优点。

a、环保

在空调季节，双源热泵热水机组以水源方式运行时，将以室内空气环境为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其造成污染；非空调季节时，双源热泵热水机组可转换成空气源方式运行，吸取空气中的热能加热生活热水。

安装热泵热水机组省去了锅炉房及附属煤场、储油房等设施，机房面积小，节省建筑空间。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，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，对环境非常好，是理想的绿色环保产品。

b、省电、适用范围

1）双热源热泵机组适用于7～40℃的水源温度，和-10～40℃的环境气温下使用。

2）双热源热泵机组特别适用于连接宾馆等场所的中央空调冷冻系统。在夏季时，双热源热泵机组既能提供热水，又能提供空调的冷量。实现了每消耗1kW电量就能产出4.8kW的热水热量和3.8kW的空调冷量。在冬季时，机组能转换成空气源热泵继续工作。

3） 双热源热泵机组也可与中央空调的冷却塔系统连接：在空调季节， 双热源热泵机组作为水源热泵使用，其水源为30～35℃的冷却水，故其制热水的能效比特别高，每消耗1kW电量就能产出5.4kW的热水热量；在冬季时，机组能转换成空气源热泵继续工作。

4）双热源热泵机组在夏季时冷、热两侧的COP合计可达8.6，在冬季时COP也能保持3.5左右。

5） 机组结构紧凑，重量轻，体积小，安装方便。

双源热泵应用与对比

1、双源热泵热水机组的应用

双源热泵热水机组可启动水源工况和空气源工况，在具备水源条件时，启动水源工况，在水源条件不具备时，切换至空气源工况。双源热泵热水机组需安装在室外。

根据其特点可以在配置有中央空调的场所使用，比如酒店、医院等配置有中央空调，同时客房和病房又需大量消耗生活热水。

双源热泵机组可跟中央空调连接，连接方式如下图：

双源热泵连接空调示意图双源热泵热水机组以水源方式运行时，热源侧与空调系统集水器（12℃）和分水器（7℃）连接，从集水器的12℃冷冻水中吸收热量，同时提供7℃的冷冻水到分水器。

在空调季节，酒店、医院此时都需要大量的冷量，双源热泵在满足热水需求的热量时，免费提供酒店、医院部分的冷量，可帮酒店和医院的空调系统降低部分负荷，此时双源热泵热水机组冷热侧综合COP值可达8.6。

在过渡季节，酒店客房、医院病房无需启动空调，不需空调系统提供冷量；但酒店配套有餐饮部，配套有宴会厅或KTV，在冬季仍需进行补充新风和提供部分冷量，所以仍需启动部分空调机组提供所需冷量；此时如采用双源热泵热水机组可提供餐饮部所需的冷量，完全可以满足餐饮对冷气的需求；避免原空调系统出现大车拉小马的情况。

在非空调季节，此时完全不需启动空调系统，双源热泵热水机组在冷冻水中无法取得热量，则自动切换至空气源运行方式，采用空气源工况可满足客房、病房的热水需求。

通过以上的运行模式，双源热泵热水机组水源工况时，一般加热生活热水，一边为酒店或者医院的空调系统提供冷量，从热水角度来看，双源热泵热水机组提供冷量给空调系统的同时，免费提供了生活热水。

所以水源热泵热水机组只在冬季非空调季节时产生运行费用，其他季节运行费用为零。

2、空气源热泵的应用

空气源热泵热水机组以空气源方式运行，需安装在空气流通的室外，可安装在地面或者屋顶。

空气源热泵热水机组运行时，其工作效率与环境温度有关，在环境温度比较高时，其COP值较高，运行费用低，在环境温度比较低时，COP值较低，运行费用相对较高。全年平均COP值在4.0以上。

3、空调热回收的应用

空调热回收系统充分利用空调系统的废热，将空调系统中产生的低品位热量有效地利用起来，达到了节约能源的目的。但空调热回收量不能100%回收，根据市场上空调机组的综合性能，空调机组的热回收量约占开启空调总负荷的20%左右。

在夏季空调季节，空调机组基本在高负荷状态运行，热回收的热量完全可以满足生活热水的需求。

在过渡季节，中央空调只需提供少量的冷量即可满足建筑的需求，此时空调热回收系统能提供的热量不能满足生活热水的需求。需启动辅助热源补充加热，以保障生活热水的正常供应。

在非空调季节，不需启动空调系统，此时完全没有热回收可利用，生活热水所需热量全部由辅助热源提供。

空调热回收系统主设备为空调热回收机组，其他设备可安装在地下室设备房。

4、设备对比分析

4.1、主设备投资

双源热泵系统主设备在投资上比空气源热泵系统主设备增加20%左右。

空调热回收机组比单水冷空调机组增加投资费用约15%左右，采用空调热回收还需投资费用配置辅助热源。

空气源热泵系统主设备投资费用比空调热回收机组增加投资的费用稍低（空调热回收系统按电辅助热源考虑）。

4.2、运行费用

双源热泵系统运行费用最省，在空调季节及过渡季节无需运行费用，仅在非空调季节启动空气源工况时产生费用，此时空气源工况在3.0以上，运行费用也非常低。

空气源热泵系统运行费用比较省，空气源热泵在夏季时，空气源热效率COP值可达4.5以上，运行费用非常低。年平均热效率工况COP值在4.0以上，整体运行费用比较省。

空调热回收系统，空调热回收系统在空调季节，热水是免费的，无需运行费用。在过渡季节及非空调季节，需启动辅助热源（电加热设备）。电加热辅助设备年平均效率只有0.93~0.95，在长达3个月以上使用电辅助加热时，空调热回收系统综合运行费用比空气源系统还高。

4.3、安装条件

双源热泵系统无需独立设置设备机房，可安装在室外地面或者建筑屋顶（裙楼、主楼），无需占用建筑室内空间，安装比较灵活。

空气源热泵系统无需独立设置设备机房，可安装在室外地面或者建筑屋顶（裙楼、主楼），无需占用建筑室内空间，安装比较灵活。

空调热回收系统，空调机组在原设计的空调位置，无需增加空间，但配套的辅助加热设备及储水设备需在建筑室内提供安装空间，设置一个设备机房。

投资运行费用对比

3.1、对比加热方式

1、系统1---双源热泵热水机组；

2、系统2---空气源热泵热水机组；

3、系统3---空调热回收；

3.2、对比参数

1、每天总消耗热水量按60T来计算各个系统的投资运行费用。

2、项目地点按珠三角地区计算各个系统的投资运行费用。

3.3、初投资分析对照表

3.4、运行费用计算

3.4.1、基本数据

1、每天总热水量：60T，年平均每天所需热量Q=60000kg×（55℃-15℃）×1kcal/kg.℃=2400000kcal，考虑夏季用热水量及用热量较少，年度所需总热量按70%计算

2、能源单价：电费0.968元/度（商业用电）；

3、能源热值：电能860 kcal/kwh；

4、设备热效率：空气源热泵400%；电加热95%；

5、年运行天数按365天计算。

3.4.2、运行费用计算：

系统1、双源热泵供热系统

双源热泵系统在空调季节和过渡季节启动水源侧，此时系统一边生产热水一边生产冷冻水，，从热水角度来看，双源热泵热水机组提供冷冻水（冷量）给空调系统的同时，免费提供了生活热水。也就是在空调季节和过渡季节双源热泵系统"零"运行费用；只需计算冬季时启动空气源侧时的运行费用 每年冬季水源热泵启动空气源侧运行时间一般在20-45天之间，使用地方不同而有所不同，此处计算按35天考虑。

冬季时，每天热负荷Qd =2400000kcal/天。

运行费用计算：

双源热泵系统每年运行费用2.4万元。

系统2、空气源热泵供热系统

空气源热泵系统全年以空气源工况运行，年运行费用计算：

运行费用计算：

空气源热泵系统每年运行费用24.7万元。

系统3、空调热回收系统

空调热回收系统在空调季节无需运行费用；在过渡季节空调热回收系统可提供热负荷约占总热负荷的40%（平均每天），余下60%热量需由电辅助加热提供，过渡季节运行时间约占90天；在非空调季节，此时空调机组完全停止运行，每天热水所需热负荷完全由辅助加热设备提供，此时运行时间约35天。

运行费用计算：

过渡季节运行费用：

非空调季节运行费用：

空调热回收系统每年运行费用153553 99525=253078元，约25.3万元。

3.4.2、运行费用对比

双源热泵案例分析

双源热泵机组在各个地区的使用

使用效果的反应及社会口碑

双源热泵使用范围广泛，在江苏偏冷地区和气候温暖的海南地区都可以广泛应用，并得到使用方一致的好评，在热泵设备供热行业社会取得非常高的评价。

双源热泵的案例分析

案例1：广州华钜君悦酒店（接冷冻水系统）

一、工程概况

广州华钜君悦酒店2007年开业，拥有豪华客房、套房760套。

酒店原来采用热水锅炉提供酒店生活热水系统、游泳池加温和恒温以及酒店中央空调冬季采暖。

经过两年时间的运行，考虑到使用锅炉时会出现的环境污染、安全隐患、能耗大等问题，在2009年拟对生活热水供水及游泳池恒温系统进行改造。

二、改造要求：

1、根据酒店记录的数据：酒店客房4－12F冬季最冷日每天使用60℃热水量为110m3；最大小时用水量为18m3/h，持续3h。

2、酒店裙房-1－3F统计数据为冬季最冷日每天使用60℃热水量为30m3；最大小时用水量为6m3/h，持续3h。

3、酒店850m3游泳池，内壁尺寸35m×15m。

三、改造初步方案：

1、空气源热泵加热系统

2、空调热回收改造

3、双源热泵加热系统

四、改造方案确定：

考虑到空调热回收改造时，对空调系统影响比较大，地下室预留改造的空间不足，取消此方案。考虑短期投资，长期收益，系统选择双源热泵热水机组作为主热源进行系统改造。

系统改造采用了5台RBR-80FS及3台RBR-36FS型号双源热泵热水机组，解决了酒店全年的用热水需求。

五、工程改造竣工时间：

竣工时间：2009年7月。

五、改造工程图片：

六、改造后使用情况：

广州华钜君悦酒店为五星级酒店，在花都为高档酒店，酒店客房开房率高，且配套有功能齐全的宴会厅，宴会厅常年客流量在80%以上。

改造后双源热泵机组水源工况运行时间接近11个月，相当与该酒店在11个内生活热水是免费的，只有一个月是由双源热泵机组在空气源工况运行，运行费用也极低，大大提高了酒店的经济效益。

改造经济效益分析：

七、系统改造设计原理图纸：

案例2：温州红太阳宾馆（接冷却水系统）案例3：上海海鸥饭店（接冷冻水、冷却水系统，可根据不同气温切换）

案例4：海南省三亚市南山佛教文化苑

案例5：白云宾馆

案例6：汕头大学医学院第一附属医院

案例7：广州白云国际会议中心

案例8：东莞樟木头还原酒店

案例9：广州英伦公馆

案例10：惠州市惠阳区淡水安德利宾馆

案例11：惠州市大亚湾千帆阁酒店

案例12：清远丁香花园酒店

案例13：嘉冠酒店

案例13：四会翡翠假日酒店

案例14：雁荡山山庄

案例12：上海海鸥饭店

案例14：苏州金十六区新嘉福酒店

案例15：贵州全林酒店

案例16：天豪嘉和酒店

案例17：贵州下司清泉酒店

案例18：长沙碧桂园会所

案例19：黄山轩辕国际大酒店