《热泵市场》杂志
本工程位于重庆市，为蔬菜生产（主要生产豆芽产品）工艺用水恒温项目。根据客户提供的信息可知，需为蔬菜培育提供恒温用水，在夏季需把自来水降温至20℃-21℃提供给蔬菜生产；在冬季则需把水温升至20℃-21℃。蔬菜培育生产用水为每小时用水200T，每天总用水量为4800m3。
1、设计依据
《建筑给水排水设计手册》/《建筑给水排水设计规范》（GB50015—2003）/《建筑给水排水和热水供应设计规范》/《给水排水国家建筑标准设计图集》/《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》（GB/T 21362-2008）/《热泵热水系统选用与安装》（06SS127）/《热泵产品样本及说明书》/《热泵智能环境模拟实验室的运行数据》/客户提供的数据
2、气象参数
重庆气候温和，属亚热带季风性湿润气候，是宜居城市，年平均气候在18℃左右，冬季最低气温平均在6-8℃，夏季炎热，七月每日最高气温均在35度以上。极端气温最高43℃，最低-2℃，日照总时数1000－1200小时，冬暖夏热，无霜期长、雨量充沛、常年降雨量1000－1450毫米，春夏之交夜雨尤甚，因此有“巴山夜雨”之说，有山水园林之风光。重庆多雾，素有“雾都（雾重庆）”之称。
冬季
大气压力
991.2
平均风速
1.2
相对湿度
82
干球温度
采暖
4
通风
7
空调
2
夏季
大气压力
973.2
平均风速
1.4
相对湿度
75
干球温度
空调
36.5
通风
33
空调平均
32.5
湿球温度
空调
27.3
3、设计参数
①冬季工况：考虑冬季最不利工况：每小时温升为12℃（不考虑水池散热）
②夏季工况：考虑夏季最不利工况：冷水计算温度：26℃；水池供水设计温度：21℃（不考虑水池散热）
③水的比热：C=4.187KJ/kg.℃=1kcal/kg。
设计生产用水水量：蔬菜生产用水全天设计总用水量为4800m3,每小时设计用水量为200 m³。
4、设计计算
4.1 冬季耗热量计算
4.1.1每天耗热量计算公式：
蔬菜培育每天所需4800T生产用水，4800T冷水温升12℃的日耗热量按公式6-1计算得：70325.6kW。以机组每天工作时间为20小时计，则空气源热泵机组设计小时耗热量为3516.3kW。
4.2 夏季耗冷量计算
4.2.1每天耗冷量计算公式
4800T蔬菜培育生产用水，4800T冷水温降5℃的日耗冷量按公式6-2计算得：29302.3kW。以机组每天工作时间为20小时计，则空气源热泵机组设计小时所需供冷量为1465kW。
5、设备选型
5.1主机选型
综合上述计算可知，本项目冬季耗热量大于夏季耗冷量则根据经验初定选用20台DKFXRS-190Ⅱ11模块式风冷冷热水机组。
参照最不利环境工况实验检测工况：环境温度为-2℃，进水温度为9℃，出水温度为21℃时，单台热泵机组制热量约为180KW。
那么初定热泵数量的总制热量为：180KW×20台=3600kW/h＞3516.3kW/h（热泵机组设计小时供热量），那么，初定20台DKFXRS-190Ⅱ11型热泵机组基本满足本项目全年热水制备需求。
由上述计算可知，20台热泵机组在冬季全开状态下每小时可制取的热水量为：M(热水量)=20×180KW×860kcal/12℃=258T。因此能够满足每小时200T生产用水需求。
校核夏季制冷工况：由上述计算可知，夏季空气源热泵机组设计小时所需供冷量为1465KW。
参照实验检测工况：平均环境温度为28℃，进水温度为26℃，出水温度为21℃时，单台DKFXRS-190Ⅱ11热泵机组制冷量约为150KW。则在夏季只需开启10台热泵机组即可满足生产恒温用水需求。
5.2系统运行方式
1）20台DKFXRS-190Ⅱ11模块式风冷冷热水机组组成5个模块（每个模块4台机组）与原有水池连接循环加热；（水池需保证保温）
2）系统初始运行时，手动补水至水箱溢流水位后，停止补水转由系统自动控制。
3）水池冷水补水根据水池液位和水池水温控制，当水池低液位信号和水池内部高温信号同时送至补水电磁阀时，补水电磁阀打开进行补水；当高液位信号和水池内部温度开关低温信号任一送至电磁阀时，补水电磁阀关闭停止补水。水池液位、温度的设定可根据用水实际情况调整。
4）热泵的启停受水池温度或时间控制，也可以手动控制。在夏季手动切换为制冷模式：当水池温度低于设定温度时，热泵机组停止制冷；当水池温度高于设定温度时，热泵机组启动进行制冷。
5）在冬季及春秋季节手动切换为制热模式：当水池温度低于设定温度时，热泵机组启动进行加热；当水池温度高于设定温度时，热泵机组停止制热。
6、运行费用分析
6.1计算前提
季节
天数
平均温度
平均水温
需求
日耗热量
机组COP
春秋季
183天
17℃
15℃
冷水加热到21℃
30240000kcal
4
夏季
92天
28℃
26℃
水降温到21℃
25200000kcal
4.52
冬季
90天
7℃
9℃
9℃冷水加热到21℃
60480000kcal
3.5
注：平均电价0.55元/kWh，电热值860kcal/kWh,热效率95%；
6.2空气源热泵系统运行费用
①春秋季：30240000kcal÷860÷4×0.55×183=884783.72元
②夏季：25200000 kcal÷860÷4.52×0.55×92=328030.46元
③冬季：60480000 kcal÷860÷3.5×0.55×90=994604.65元
④本项目全年运行费用：1286958+477135.2+1085023=285万元
从上述计算可知，本系统平均每吨用水加热运营费用为：(884783.72元+994604.65元)÷(183+90)÷4800T=1.43元。本系统平均每吨用水制冷运营费用为：328030.46元÷92÷4800T=0.74元
6.3空气源热泵系统用电量计算
①春秋季：30240000 kcal÷860÷4×183=1608697.5KW.h
②夏季：25200000 kcal÷860÷4.52×92=596419KW.h
③冬季：60480000 kcal÷860÷3.5×90=1808372KW.h
④本项目平均每天用电量为：（1608697.5+596419+1808372）÷365=10996KW.h
7、总结
在蔬菜生产工艺中，蔬菜的成长发育对温度的反应最为敏感，每种蔬菜生长发育对温度都有一定的要求，在最适温度范围内，蔬菜植物同化作用旺盛，植株生长良好，能获得较高的产量。该案例中的蔬菜公司主要生产豆芽产品，豆芽生产工艺重要步骤就是需要在适宜的温度下浸泡，水温的控制是很重要的。
在豆芽生产中采用空气源热泵可以实现一年四季全天候运行，管理方便、安全可靠、不占用室内空间、不需设机房专职人员，系统运行过程中无任何安全隐患，绝对安全环保，使用寿命可长达15年以上，设备性能稳定，可节省每年的人工费、年检费用、燃料采购等间接费用，只要少量电能即可产生大量热量，且不产生任何污染，体现绿色、节能、环保的意识和理念。
除了蔬菜生产，在果蔬脱水、烟草烘干、农产品烘干等领域空气源热泵也能胜任。空气源热泵在农业领域应用市场是潜力无限的，相信在不久的将来，绿色节能生产理念能深入人心，让空气源热泵引爆一次绿色生产改革浪潮！
版权：感谢江苏天舒提供工程方案，方案的设备和工程技术也为该公司所有。
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