恒溪湾高端民宿热水供应方案

恒溪湾高端民宿热水供应方案

彭东锋

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广州增城派潭镇大力实施“百千万工程”，坚持“生态立镇、旅游兴镇、 城乡融合”的发展理念， 以打造具有岭南风情、广府韵味的“广东乌镇”为目标，提质发展乡村旅游。其中把乡村酒店作为重点产业扶持，为民宿产业升级迭代乡村酒店指明了方向。着力打造一批在全区乃至全国具有影响力的精品民宿，对于精品民宿来说，提供舒适热水是重要的服务之一，民宿对热水质量要求较高，对末端热水出水速度和压力也有较高要求，且应对民宿整体环境条件、系统能耗、系统稳定等因素进行综合考量进行设计。

本文结合广州增城派潭镇恒溪湾高端民宿热水系统的设备选型和系统控制的实际情况进行分析。

一、工程概况

　　恒溪湾高端民宿共有13间房，分为一房一厅6间、两房一厅7间，均设计配置浴缸及喷头淋浴；其中一房一厅入住人数按2人计算，两房一厅入住人数按３~４人计算。

二、设计依据及参数

项目地处广州市，属亚热带海洋性气候。由于深受季风的影响，夏季盛行偏东南风，时有季风低压、热带气旋光顾，高温多雨；其余季节盛行东北季风，天气较为干燥，气候温和，年平均气温22.4℃，最高气温38.7℃（1980年7月10日）、最低气温0.2℃（1957年2月11日）。雨量充足，每年4~9月为雨季，年降雨量1933.3毫米。日照时间长，平均年日照时数2120.5小时，太阳年辐射量5225年兆焦耳/平方米。

太阳能热水器主要是通过吸收太阳光照及辐射能量而产生热量对冷水进行加温供应生活热水，日照强度及时间以及环境温度对太阳能产品的制热效果有十分重要的影响。广州地区全年太阳日照时间均较长，冷水温度较高，加热所需热量较少，太阳能加温热水效果较好，效率高，是热水理想的加热产品，广州地区单位面积平板式太阳能集热器产水量可按80L /m2计算。

在太阳能辐照差或阴雨天气太阳能系统效果差时，主要使用空气源热泵加热生活热水，本项目以空气源热泵机组在最冷月的工作能力进行选型。热泵设备供热系统是蓄热供水方式，通过水箱储存每天所需的大部分水量后，利用热泵工作一段时间对冷水进行加热，再供系统使用，所以根据热泵的特性，在年最低气温下，最不利情况下设备每天工作时间取8-16h配置比较合理，这里取10h（热泵机组每天的工作时间与环境温度高低有关，温度越高，机组的制热量就越高，同时冷水温度也越高）。

根据《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003(2009版)设计热水系统冷水计算温度：广州地表水冷水计算温度为10℃； 冬季室外计算相对湿度：70%，热水定额：80L/人·d；

三、热负荷计算  

3.1、热水量计算

表3.1    热水量计算（60℃计算热水温度）

3.2、设计小时耗热量计算

=

式中： ——设计小时耗热量（kW/h）；

——最大时用水量（L/h）；

   ——水的比热，；

——热水温度（℃）；

——冷水温度（℃）；；

      ——60℃热水密度，=0.983（kg/L）；

3.3、设计小时供热量计算

         == 1.1×

式中： ——设计小时供热量（kW/h）；

   M ——日用热水总量（L/d）；

——热泵机组设计工作时间（h/d），取8h~16h（取10h）；

——安全系数，（取1.1） 

四、系统设备选型

4.１、太阳能集热器面积选型

广州地区单位面积太阳能集热器产水量较高，可按80L /m2.d考虑。计算集热器面积汇总入下表4.2：

表4.2   太阳能集热器面积计算汇总表

4.２、空气源热泵热水机组选型

生活热水工程需选择２台DE-18W/CBZ空气源热泵机组；空气源工况总小时输出功率：7.2kW/h·台×2台=14.4kW/h＞11.32kW/h，选型符合要求。

注：空气源热泵在环境温度5℃时，制热量为7.2kW/h。

4.３、太阳能储热水箱选型

太阳能储热水箱储水量按屋面实际安装的太阳能集热器面积计算确定，有效储热容积系数取0.85，即求得太阳能储热水箱的容积为32x100/0.85=3765L，故配置4m3闭式温水箱作为太阳能储热水箱，运行重量约4吨。

4.４、热泵储热水箱选型

热泵储储热水箱Vr应按下式进行计算：

式中 ：——设计小时耗热量（kW/h）；

——设计小时供热量（kW/h）；

——设计小时耗热量持续时间（h），取4h；

——安全系数，取1.2；

——有效储热容积系数，取0.8.

故本项目配置闭式保温水箱总容积是2m3，作为热泵储储热水箱，运行重量约2吨。

4. ５、系统设备选型

　　本项目热水系统选用太阳能与热泵热水机组串联互补中央热水系统。

五、系统控制原理

1、太阳能与热泵热水机组互补中央热水系统工作原理

（1）、系统开机时，热泵加热水箱补水系统将自来水补入加热水箱最高水位即停止补水，同时热泵机组启动将加热水箱中的水加热至55℃（可调节）自动停止工作。此时，过水泵启动，把热泵加热水箱内的水转运至储热水箱，直至储热水箱内的水位达到最低水位即15%水位，热泵主机、转运水泵停止工作。

（２）、晴天，当太阳能把集热器内的冷水加热至55℃（可调节）时，太阳能补水系统把冷水压入集热器内，集热器内的热水被挤出，然后进入储热水箱中储存待用；当集热器出口处温度探头检测到水温低于50℃时，此电磁阀门立刻关闭，水将停留在集热器内继续被太阳能加热；2-5分钟后，水温又达到55℃，电磁阀门再次打开，集热器内的热水又被挤到储热水箱中；按此设置，一次又一次产生的热水进入储热水箱中，热水逐渐增加，一直增加到储热水箱水满为止。水箱水满后，太阳能补水系统停止进水，如果还有太阳，为了充分利用太阳能，循环水泵会自动启动，把水箱内55℃的热水抽出来，经过太阳能集热器循环加热，使水温进一步升高至65℃。当储热水箱中水温达到65℃时，就停止循环加热，限制水温不要超过65℃，以免烫伤人，又可防止结水垢。

（３）、为了最大限度的利用太阳能，减少电能的消耗，我们将设定4个时间段检测储热水箱容积的水位：在上午9：00，如果保温水箱内的水位还未达到25%的位置，则热泵加热系统自动启动补足；同样，在中午11：30，系统自动检测储热水箱50%水位；在下午2：00，系统自动检测储热水箱70%的水位；在下午4：30，系统自动检测储热水箱100%的水位。从以上4个设定的时间会自动探测储热水箱的水位，如果水位不够（表明此时太阳能光照不足或是阴雨天），系统自动控制启动热泵机组加热；反之就一直用太阳能加热（晴天），而不会启动热泵机组，这样便能最大限度的优先使用太阳能。

（４）、晚上用热水时，热水水位逐渐下降，冷水不会进入水箱，水是恒温的；按照设计热水是够用的，晚上就不再启动热泵加热了。当水位将至最低水位15%时，热泵系统自动启动，使水位会一直维持在最低水位状态，这种控制方法既保证每天24小时随时有充足的热水供应又最省电费。

2、热泵机组循环系统说明

本系统的热泵机组启动是通过恒温装置控制：当机组温度传感器检测到热泵工作水箱内水温低于设定温度3℃时，首先机组循环水泵启动对水箱内的水进行循环加热；当水箱内水温达到设定温度时（一般为55℃，可调节），热泵机组控制系统停止工作。

六、总结

此热水系统充分利用太阳能、节能环保、安全性高、系统简单，操作方便并保证水温相对恒定，24小时全天候、多点、同时即开即用，特别适用于民宿、快捷酒店、公寓用水。