学校生活热水(南京为例)应用空气源热泵系统设计方案参考
一、学校生活热水的现状分析
1、 生活热水的来源：锅炉
电锅炉、燃气锅炉或燃油锅炉是目前学校生活热水的主要来源。
2、 生活热水的应用方式：集中式供应
学校生活热水分两类，一类是学生洗澡用热水，一类是学生饮用开水。两种热水的供应方式一般都是集中式供应，包括集中时间、集中地点供应。
3、 现有热水系统的优点分析
Ø 初投资少。由于采取的是集中地点供应，即集中澡堂、集中开水房等，热水系统的管路短，同时锅炉的采购成本也比较低。
Ø 管理方便。地点集中和时间集中都给热水系统的管理带来了便利性，比如集中售票或打卡等等。
4、 现有热水系统的缺点分析
Ø 运行成本高。
锅炉的能源使用效率在热水系统中是比较低的，加上没有实行计量收费,浪费严重；高昂的运行成本给学校带来了很大的负担，学校只能象征性的向学生收取部分费用，而收取的这部分费用基本无法维持热水的正常供应，因此校方还必须额外投入运行资金。如锅炉日常维护费用、燃料采购管理人员成本等。
Ø 维护成本高。
原有锅炉热水系统需要配置专人进行维护和管理，这也额外增加了运行成本。
Ø 环境污染严重。
锅炉系统由于存在较大的环境污染，所以近年来一直是国家要提倡改进的方向，尽管锅炉生产企业也不断的在改进技术降低污染，但受制于成本的压力且无法从根本上解决环境污染问题，因此部分地区已经开始要求在新的建筑中对锅炉尤其是燃煤锅炉的使用进行限制。
Ø 安全方面存在隐患。
锅炉属于高压力容器，且燃气锅炉存在气体泄漏的隐患，这些都会给正常使用带来一定危害。
Ø 使用不方便。
由于是集中时间、集中地点供应热水，除了给学生的使用带来了很大的不方便外，公共卫生也是难以克服的一个问题。
二、空气能热泵热水系统简介
1、空气能热泵
随着经济的快速发展与人们生活品位的提高，生活用热水已成为人们的生活必需品，然而传统的热水器（电热水器，燃油、气热水器）具有能耗大、费用高、污染严重等缺点；而节能环保型太阳能热水器的运行又受到气象条件的制约。空气能热泵的供热原理与传统的太阳能热水器截然不同，空气能热泵以空气、水、太阳能等为低温热源，空气能热泵以电能为动力从低温侧吸取热量来加热生活用水，制热效率高，节能环保，没有污染，热水通过循环系统直接送入用户作为热水供应或利用风机盘管进行小面积采暖。空气能热泵是目前学校宿舍、酒店、洗浴中心等场所的大、中、小热水集中供应系统的最佳解决方案。
2、空气能热泵的系统原理
Ø 系统组成
空气能热泵中央热水系统一般由空气能热泵热水机组、保温水箱、水泵及相应的管道阀门等部分组成。而空气能热泵热水机组一般由压缩机、水侧换热器、空气侧换热器、节流装置、低压储液罐、水路调节阀等部分组成。
Ø 工作原理（根据逆卡诺循环）：
低温低压制冷剂经膨胀机构节流降压后，进入空气交换机中蒸发吸热，从空气中吸收大量的热量Q2；蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂（此时制冷剂中所蕴藏的热量分为两部分：一部分是从空气中吸收的热量Q2，一部分是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q1；被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其所含热量（Q1+Q2）释放给进入热换热器中的冷水，冷水被加热到60℃直接进入保温水箱储存起来供用户使用；放热后的制冷剂以液态形式进入膨胀机构，节流降压……如此不间断进行循环。冷水获得的热量Q3=制冷剂从空气中吸收的热量Q2+驱动压缩机的电能转化成的热量Q1，在标准工况下:Q2=3.6Q1,即消耗1 份电能,得到4.6 份的热量。
3、空气能热泵的优点分析：
Ø 空气能热泵高效节能：该空气能热泵热水机组以空气为低温热源制取热水，耗电量仅为电热水器的1/3～1/4；同燃油、气热水机组相比，可节省75%的运行费用。
Ø 空气能热泵环保无污染：空气能热泵系统运行无任何的燃烧物及排放物，是一种可持续发展的环保型产品。
Ø 空气能热泵运行安全可靠：空气能热泵整个系统的运行无传统热水器（燃油或燃气或电热水器）中可能存在的易燃、易爆、中毒、短路等危险，是一种安全可靠的热水系统。
Ø 空气能热泵使用寿命长，维护费用低：该空气能热泵机组的使用寿命长达20年以上；运行安全可靠，并可实现无人操作，全自动智能控制温度和时间。
Ø 空气能热泵使用舒适方便，自动化、智能化程度高：空气能热泵系统采用了自控恒温器，24小时提供恒温热水。
Ø 空气能热泵适用范围广，不受气候影响：该空气能热泵热水机组可广泛应用于住宅、宾馆及公共建筑等场所的大中小热水集中供应的系统；该空气能热泵机组的运行不受气候影响，可全年候运行。
三、学校生活热水(南京为例)系统改造方案
1、 方案一
每栋宿舍楼供水到每个寝室方案
选用目前热泵新技术，该设备具有能耗低，运行环保、安全、稳定的特点，分多个系统供应，保证每幢学生公寓都有热水供应。
Ø 对每栋学生宿舍，在宿舍楼楼内的盥洗预埋好冷热水管路，在宿舍屋顶预留好冷热水和循环水管管口，只要在每栋屋面安装一套空气能热泵系统，保证每幢宿舍内均有热水供应；
2、 方案二
学校如建有集中的浴室，则只需在浴室屋顶预留好冷热水和循环水管管口，只要在屋面安装一套空气能热泵系统。
Ø 收费价格基本参照原公共洗澡房收费标准，不需增加学生额外支出，收费通过刷卡按时间或流量进行计算。
3、 简要方案设计：
（1）设计依据：
a)ISBN 7-5025-4488-7/X·296《建筑小区给水排水工艺》；
b)GB50015-2003 《建筑给排水设计规范》；
c)ISBN 7-5084-1943-X 《给水排水工程》；
d)甲方对中央热水系统的要求，南京地区气象条件。
（2）设计说明：
（假定条件，可根据实际条件修改）
假定：根据贵校提供的某幢学生宿舍结构，共有200个学生宿舍，每间宿舍安排6人住宿。则整幢宿舍共有1200人住宿。
根据有关设计标准和学生实际要求，整幢宿舍每天有30％人淋浴，每人淋浴每次用水40L,则整幢宿舍淋浴用水量为1200×30％×40＝14400L。平常盥洗用水每人每天按5L计算，则盥洗用水量为1200×5＝6000L。整幢宿舍楼的日热水使用量为14400＋6000＝20400L。我们提供一个20T的中央热水系统解决方案。
（3）设备选型：
热水使用量为20T/天，选用两台10P空气能热泵。配置两个10T的保温水箱，配置两套25KW的电辅助加热系统。
（4）运行说明：
空气能热泵制取的热水储存在保温水箱内，通过增压水泵及管道系统进入到每个学生的宿舍中。在宿舍内每个热水龙头前安装一套刷卡消费系统，学生可以通过充值在卡内充入一定金额，通过POS机工作来控制热水消费，只有卡内有余额才能使用到热水，否则热水自动切断，只有重新充值才能使用。
整个热水系统全天候工作，学生可以在任何时候使用热水。
备用系统：采用空气能热泵加热，当气候非常恶劣的时候，空气能热泵系统工作不正常，这时系统自动启动电辅助加热，以补充空气能热泵因效率衰减带来的制热水能力不足，从而保证整个热水的供应。
四、系统改造后为校方带来的利益分析
1、 不增加学生任何负担，不增加学生用水成本。
2、 大降低学校每年投入的生活热水运行费用，减轻了学校的经济负担；
3、 锅炉的环境污染和安全隐患问题得到彻底解决；
4、 热水系统进入宿舍后，学生使用热水的方便性大大提高；生活品质明显提高；
5、 由于采用了热水的计量收费，减少了浪费，响应了政府“节能减排”的号召，为社会带来良好示范效应；
五、空气能热泵热水系统介绍
（一）结构先进
空气能中央热水机组具有高效节能、安全环保不受环境温度影响等功能及运行成本低、全电脑控制、自动保护等特点。是取代污染环境、噪音大、耗能高、有危险、寿命短和操作人员多的煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉的最新替代产品，与传统电锅炉加热等供热方式相比节电70%以上。
（二）环保安全
它顺应了新世纪环保、节能的潮流，机组配置了高低压、防冻、油温保护、过载保护欠相逆相等多重安全保护装置。机组采用世界名牌涡旋压缩机，运转平稳可靠，噪音小。
（三）能效比高
空气能中央热水机组由于采用直接进冷水加热成热水的方式，在出水温度很高的情况下同样能够保证很高的能效比。
（四）经久耐用
空气能中央热水机组采用直接补充冷水进机组的供水方式，因此可降低整个系统的蒸发温度、冷凝压力，这样可以延长压缩机使用寿命。
（五）出水温度高
空气能中央热水机组出水温度最高可达到65℃，因此较小的储热水箱可储存更多的热量。同时在冬天气温低，热损失大的情况下，同样能保证洗浴水温的要求。
1） 采用先进的冷水进热水出的方式：这样冷水经过机组出来就是60℃的热水直接到水箱；可以保证在集中大量用水时，水温不会下降；
2）通过先进的液位控制，在用水时就可立即补充热水。
（六）整机智能化
中央热水机组采用高度集成化电脑板控制，整机运行平稳可靠。同时采用的是智能化霜（如果采用电发热管化霜，这种技术比较落后，其弊端有①耗电量增大；②易发生漏电）。
六、 使用空气能中央热水机组系统优势分析
（一）使用空气能中央热水机组集中供热系统能最大限度为用户的热水系统节省营运成本。
（二）热泵热水机组是根据逆卡诺原理开发生产的，利用管路中制冷剂较低的蒸发温度，从空气当中吸收热量，通过压缩机做功将热量传导到换热器加热冷水。中央热水机组在此基础上更经过优化设计，实现了更高的能效比。
（三）与太阳能相比，使用空气能中央热水机组不受环境天气影响，在阴雨天均能正常运行，并保证热水的供应。
（四）产品结构紧凑，工程量少，占地面积小。安装简便，不需设专用机房。智能化管理，可实现全机系统自动化运行，不需专人值守，大大降低了客户工程及管理费用。
（五）空气能中央热水机组结构先进，采用高效制冷剂，安全可靠，不存在污染、易爆、中毒等危险。是生产生活用及商业用水节能最明显的制热设备
