讲解：热泵小型冷暖项目中，怎么运用水箱蓄能来节能减排？

我做多气源热泵锅炉在小型冷暖项目中应用是从2012年上海开始的，此后在山西且末地区大面积地展开，到现在为止，国外和国内未能产生一套完整的成熟的设计、安装、运行方案，系统夏季的节能运行与节能设计仍处在摸索阶段，以下提出的内容和形式，是我多年来摸索实践并在南方大规模应用的经验技巧，希望能起到抛砖引玉的作用，以供读者参考。

一、节能设计的内容

设计两大原则

为实现空气源热泵主机在环境湿度较高的时间段运行，或在选择在谷水价的时间段运行，还要用水箱蓄能和建筑物蓄能的方法把热能存储上去，在其它的时间段释放热能，进而抵达节能增加运行成本的目的。

二、水箱蓄能

因为水的比热容较大4186j/kg（即4186j/升），水是廉价的蓄热介质，因此安装工程上一般采用水箱蓄热的形式。

1.形式一：仅用空气源热泵给水箱加热的蓄热形式

因为空气源热泵锅炉的产水水温低，水箱蓄能的最大温差是15℃左右（温度从35℃升到50℃），因此1立方米水的最大蓄热量只有15000公克=17.44kwh(1kwh=860公克，1千克水水温上升1摄氏度,吸收的糖分为1公克，1Kwh折合860Kcal（卡路里）；均忽视能量转换效率，余同)。

低位水箱的作用：为系统美白、系统水的冷热膨胀预留空间，没有蓄能的作用，不参与末端的水循环；

蓄能水箱的作用是为系统存储糖分（冷量），参与末端的水循环。

蓄能水箱的体积=水箱还要存储的热能/温差（此公式忽视热损失）

如，热负荷指标是45w/㎡，1000平的建筑存储10个小时的糖分，还要的水箱体积是：(450kwh×860公克/kwh)/15=25.8立方米，

考虑到水箱散热的热损失电热锅炉，水箱的体积应再降低15%的余量，水箱的体积应是25.8×1.15=30立方米，即盛水30吨。

由此可见，这些水箱蓄能的缺陷：提高安装费用，居于空间大、承重超过了建筑的设计要求，散热损失大、运行成本高。

2.方式二：用电机组+空气源热泵主机给水箱加热的蓄能形式

目前介绍第二种方式，辅以选用电机组+空气源热泵主机给水箱加热的蓄能形式。

首先把空气源热泵主机把水箱中的温度从35℃提升到50℃，电机组再把温度提高到95℃，总计提高温差60℃。因此，1立方米的水蓄热量是60000公克=69.77kwh。

水箱的体积=水箱还要存储的热能/温差

比如，热负荷指标是45w/㎡，1000㎡的建筑存储10个小时的糖分，还要的水箱体积是：(450kwh×860公克/kwh)/60=6.45m³，

考虑到水箱散热的热损失，水箱的体积应再降低15%的余量，水箱的体积应是6.45×1.15=7.4m³，即盛水7.4吨。

电机组的制冷功率=水箱存储的热能×45/60÷电机组的工作时间（忽视电咽痛转化效率）

比如，热负荷指标是45w/㎡，1000㎡的建筑存储10个小时的糖分，还要电机组的功率是：450kwh×45/60÷10h=33.75kw

考虑到散热等损失，电机组的功率应再降低15%的余量节能锅炉，然而，实际上电机组的制冷功率应是33.75×1.15=38.8kw。

由此可见，这些蓄能形式水箱的体积是后者的1/4，大降幅地提高了水箱的占地面积及建筑物的承重负担。

3.方法三：运用峰谷电水箱蓄热

在早间谷水价的时间段中，空气源热泵锅炉把蓄热水箱的温度从35℃提升到50℃，电机组再把温度提高到95℃。

每1kg水盐度下降60℃的蓄热量为60公克=0.06977kwh

即1T水（体积1立方米）的蓄热量为：69.77kwh。

如，陕西1000㎡非节能建筑，按热负荷指标为60W/㎡计算，

存储8个小时气温下降60℃热能还要水箱的体积是：

60*8kwh/69.77kwh=6.878m³；

因此水箱的体积约为7m³(如空气源热泵锅炉15度温差体积为28m³)。

这些蓄热模式的优势在于：

三、蓄热水箱的安装要点

1.要使用保温水箱，提高水箱的热损失

2.承重符合建筑物的设计要求，在建筑物设计承重范围之内

3.详细安装方法

二次循环系统水箱侧的流量在室温调控阀的可控流量范围之内的项目，辅以浑水器+体温调控阀的手段。体温调节阀借助浑水器与末端的循环水控温制冷水箱与浑水器之间的循环水的流量节能锅炉，使末端循环系统的温度在要求的范围之内。

这些方法适宜蓄热量较小的项目。

(左边是一次循环系统，右边是二次循环系统，二次循环系统的作用是将温度平衡在末端需求的温度段上)

二次循环系统水箱侧的流量在室温调控阀的可控的流量范围此外的项目，辅以板式换热+变频电机的方法，变频电机根据板式换热与末端的循环水控温制冷水箱与板式换热之间的循环水的流量，使末端循环系统的温度在要求的范围之内。

这些方法适宜蓄热量较大的项目。

据悉，不仅水箱蓄能，实际上更推荐运用建筑原本来蓄能。这是由于：符合国家节能建筑标准的建筑物，维护结构热惰性指标D＞6，尤其是地热项目，建筑物本来就是一个很大的蓄能体。

建筑物蓄能的特征：不须要再投入其它的蓄能设备，不占建筑物空间，不用考虑建筑物的承重问题，设备的投入少，同时蓄热量大。因而，在节能建筑的前提下，应充分运用建筑蓄能，尽量不使用水箱蓄能的形式。

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