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空气源热泵热水器在露天煤矿热水供应工程中的应用

点击次数:  更新时间:2017/12/28 9:17:55  【打印此页】  【关闭

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  露天煤矿行政福利区热水供应一般由区域燃煤锅炉房解决,矿区热水供应负荷具有全年间歇运行的特点。现由于加大了环保执法力度[1-2],燃煤锅炉房的纷纷改造,因燃油、燃气以及直接用电加热制取热水的成本过高,对于矿区的燃煤锅炉,不是可持续发展的长久之计。近年来,随着可再生能源的推广及利用,以太阳能为热源的热水器的产业发展迅速,但由于我国太阳能资源在地区上分布存在的较大差异,南方大部分地区全年的日照率不足50%,这就意味着全年利用太阳能热水器的时候,有很大一部分热量是来源于电加热或其它辅助加热,故利用太阳能来制取热水具有一定的局限性。空气源热泵热水器作为先进、成熟的新能源技术[3-5],利用少量电力驱动做功,能从自然界的空气中获取低品位热能,输出高品位热能,既环保又节能,在矿区非采暖季的热水供应工程中广泛应用。


  1、空气源热泵热水器


  1.1技术简介


  空气源热泵热水器由压缩机、冷凝器、膨胀阀(节流装置)、蒸发器等热力设备组成。制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器中依次进行压缩、放热冷凝、节流和吸热蒸发4个主要热力过程,从而完成制热循环,实现对供热介质的加热效果[6]。热泵的性能一般用能效比(COP)来评价。能效比是热泵系统所能实现的制热量和输入功率的比值。通常空气源热泵的能效比2.8~4.5,热泵机组运行能效由其实际运行工况决定。


  1.2工艺流程


  空气源热泵热水机组通过压缩机做功,使工质产生相变,在往复循环相变的过程中,通过蒸发器不断从室外空气中吸收热量,通过冷凝器不间断地释放热量,使冷水逐渐升温,制取的热水经保温水箱贮存,通过管网系统供给末端用户。当保温水箱内水温达到设定值时,空气源热泵热水机组停止工作,水泵停止,制热循环结束;当保温水箱内水温低于设定值时,水泵启动,空气源热泵热水机组启动,制热循环开始工作;当保温水箱内水位低于设定值时,自动开启水阀,通过自来水自动补给;回水管温度低于设定值时,电动阀自动开启,当回水管温度高于设定值时,电动阀常闭,不予回水。


  1.3优点


  1)环保节能。机组从空气中获得大量的热能,所耗电能仅为压缩机用于搬运空气、阳光能源时所需的能量,因此制取等量的热水,其用电量是传统电热水器的25%左右,可节省大量的运行费用。


  2)安全可靠。机组使用电力但并不利用电力直接加热的供热设备。因为不使用电力直接加热,电流和淋浴用水完全隔离,安全系数进一步提高,不存在电热水器、燃气热水器使用中所存在的易触电、易燃、易爆、易中毒等安全问题。


  3)全天候使用。机组运行不受阴、雨、雪等恶劣天气的影响,24h全天候使用。


  4)长久耐用。机组安全性高,压缩机具有欠电压保护,过电流、过热保护,高低压力保护,压缩机能长期在制热工况下工作,机组寿命长达10年以上,远远高于其它类型的热水器使用寿命。


  5)全自动智能化控制。机组可采用微电脑智能化控制,全自动智能运行,无须人工管理,面板可调温度和时间,各项参数可以在面板上直接操作和实现,真正实现全方位管理和能量可调控制。


  6)应用广泛。广泛应用于家庭、工厂、学校、宾馆、酒楼、医院、美容院、洗衣店、洗浴中心及热水需求的较大单位,提供源源不断的生活生产热水。


  2、工程案例


  2.1工程概况


  内蒙古东胜区兴旺露天矿矿区热水供应工程的热源,因环保发文对燃煤锅炉吨位的限制,新建燃煤热水锅炉无法实现;经调查在当地采用太阳能热水供应系统可靠、稳定性较差;对空气源热泵热水系统和传统电加热热水锅炉系统进行经济分析比较,并与业主沟通,确定采用空气源热泵热水器+辅助电加热系统的热水供应方式。


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