厦门一中太阳能结合空气能热泵热水工程
江苏天舒电器有限公司
1项目概况
福建省厦门第一高级中学，系福建省普通中学一级达标学校，省重点中学。本工程为厦门第一中学新建学生宿舍提供生活热水，总用水量为60吨。采用空气源热泵机组结合太阳能系统方式满足该系统生活用热水需求。热泵机组、保温水箱及太阳能集热器与其他相关设备均安装在工程地点屋面上，采用24h供水方式，设计有回水。系统采用PLC可编程控制，根据气候、环境温度及水箱温度自动调节热泵加热时间，使用费用极低。
2项目名称
福建厦门一中太阳能结合空气能热泵热水工程（江苏天舒电器有限公司中标）
3当地气候
厦门常年平均气温20.6℃。 1月最冷，常年月平均气温12.6℃，平均最低气温为9.9℃。 7月最热，常年月平均气温28.0℃，平均最高气温为32.3℃。常年日照总时数为1953小时，7月份最多（达248小时），2月份最少（达 99小时）
4设计参数
最冷月冷水设计温度：5℃；
热水最高设计供水温度：55℃；
设计总用水量为60t；
水的比热：C=4.187kJ/kg·℃=1kJ/kg·℃
当地年平均日辐照量：12128kJ/（㎡·d）
编辑：沙鸥
5设计计算
5.1每天耗热量计算
Qd=1000qrcρ（tr-tL）·m·kc/860
式中：Qd——日耗热量W，
qr——热水用水定额，L/（cap·d）或L/（b·d)；
c——水的比热，c=1 kJ/（kg·℃）；
ρ——热水密度，kg/L；
tr——热水温度，℃；
tL——冷水温度，℃；
m——用水计算单位数（人数或床位数）；
kc ——系统散热量系数，可根据当地气候，系统保温情况选取，现取1.05。
60t冷水加热到55℃的日耗热量按公式计算得：3663kW。以机组工作20h
计，小时耗热量为183.15kW。
5.2太阳能集热面积
太阳能集热面积需：Ac=qrdcρr(tr-tL)f/[Jtη(1-ηL)]
=60000×4.1868×1×（55-5）×45%/[12128×0.5×（1-0.2）]=1165m2
式中 Ac——直接加热供水系统集热器总面积，㎡；
qrd——设计日用热水量，L/d；
c——水的比热，4.1868kJ/（kg·℃）；
ρr——热水密度，kg/L；
tr——集、贮热水箱内热水设计温度，℃；
tL——冷水温度，℃；
Jt——当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量， kJ/（㎡·d）；
f——太阳能保证率；根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，宜为30%～80%；
η——集热器年平均集热效率；经验值为0.45～0.50，具体取值应根据集热器产品的实际测试结果而定；
ηL——集热系统热损失率，经验取值为0.15～0.30。
[式中太阳能保证率取45%，集热器年平均即热效率取0.5，集热系统热损失率取0.2。]
编辑：沙鸥
5.3设备选型
1热泵
根据经验初定选用3台DKFXRS-64Ⅱ型热泵机组。
参照低温（7℃）工况检测报告的数据，DKFXRS-64Ⅱ热泵机组制热量为63.5kW，那么初定热泵数量的总制热量为：
63.5×3=190.5kW/h＞183.15kW/h（热泵机组设计小时供热量）
那么，初定3台DKFXRS-64II热泵满足热水制取需求。
2太阳能
由以上计算公式可得：太阳能集热面积为1165m2。初定选用33㎡的太阳能集热器，那么，本系统需选用太阳能集热器：1165m2÷33㎡≈36组
6.经济性分析
6.1计算前提
1）春秋季183d，平均环境温度21℃，平均水温15℃；夏季92d，平均环境温度28℃，平均水温20℃；冬季90d，平均环境温度13℃，平均水温5℃。每年阴雨天气占全年的1/3。
2）每t冷水加热到55℃的日耗热量：春秋季2930kw，即10548000kJ；夏季2564kw，即9230400 kJ；冬季3663kw，即13186800kJ。（不计回水消耗热量）
3）电价0.8元/kW·h，天然气单价3.9元/m3，柴油单价7.31元/kg，蒸汽单价200元/m3。天然气热值8600kJ/m3,热效率75%；柴油热值10200kJ/kg，热效率85%；蒸汽热值600000kJ/m3，热效率90%；电热值860kcal/kWh,热效率95%。
4）环境温度21℃时，DKFXRS-64Ⅱ热泵机组COP值4.4。环境温度28℃时，DKFXRS-64Ⅱ热泵机组COP值4.7。环境温度13℃时，DKFXRS-64Ⅱ热泵机组COP值3.8。
6.2空气源热泵+太阳能系统运行费用
在太阳能足配的情况下，全年除了阴雨天气，热泵几乎不用启动加热，且夏季略去62天暑假用水，冬季略去30天寒假用水。
那么本系统的运行费用也就阴雨天气热泵运行产生的费用。
1）春秋季：10548000÷860÷4.4×0.8×183×1/3≈136031元
2）夏季：9230400÷860÷4.7×0.8×30×1/3 ≈18269元
3）冬季：13186800÷860÷3.8×0.8×60×1/3≈64562元
4）每t水运行费用：(136031+18269+64562)÷273÷60≈13.36元
6.3其他热系统运行费用
a.燃气锅炉系统运行费用
1）春秋季：10548000÷8600÷75%×3.9×183≈1167148元
2）夏季：9230400÷8600÷75%×3.9×32≈178598元
3）冬季：13186800÷8600÷75%×3.9×60≈478405元
4）每t水运行费用：(1167148+178598+478405)÷273÷60≈111.36元
b.燃油锅炉系统运行费用
1）春秋季：10548000÷10200÷85%×7.31×183≈1627494元
2）夏季：9230400÷10200÷85%×7.31×32≈249040元
3）冬季：13186800÷10200÷85%×7.31×60≈667097元
4）每t水运行费用：(1627494+249040+667097)÷273÷60≈155.29元
c.蒸汽系统运行费用
1）春秋季：10548000÷600000÷90%×200×183≈714920元
2）夏季：9230400÷600000÷90%×200×32≈109397元
3）冬季：13186800÷600000÷90%×200×60≈293040元
4）每t水运行费用：(714920+109397+293040)÷273÷60≈68.21元
d.电锅炉系统运行费用
1）春秋季：10548000÷860÷95%×0.8×183≈1890119元
2）夏季：9230400÷860÷95%×0.8×32≈289227元
3）冬季：13186800÷860÷95%×0.8×60≈774745元
4）每t水运行费用：(1890119+289227+774745)÷273÷60≈180.35元
编辑：沙鸥
7、项目图片
8、结论
本篇结合福建厦门第一中学使用天舒空气能热泵热水机组的具体实例，详细解释了空气能热水机结合太阳能系统在具体应用中的舒适、节能、安全优势，是一套可靠完善的热水系统，在与其他热水设备的比较分析中，我们可知，使用空气能结合太阳能热水系统使用效果和节能效果都可以达到最佳。
编辑：沙鸥
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