一、10m3常规保温水箱年运行费用
10m3保温水箱每日提供55℃沐浴热水10吨,以年运行300天计算,年提供热水3000吨,冷水计算温度10℃,采用空气源热泵为热源,日运行时间12小时,10m3保温水箱年耗能:
3000×1000×(55-10)×4.187kJ/㎏•℃=5.6524×108kJ
空气源热泵日运行时间12小时,年运行时间3600小时,以空气源热泵平均效率4.5计算,空气源热泵功率:
5.6524×108kJ/(3600×3600×4.5)=9.7kW
空气源热泵年耗电量为:
5.6524×108kJ/(3600×4.5)=34892(度)
以每度电1元计算,10m3保温水箱的年运行费用为34892元。
二、10m3常规保温水箱的额外热损失
除了正常的箱体与外界的对流换热热损失外,常规保温水箱由于本身结构上的缺陷,还会产生以下几种额外热损失:
1.溢流孔直接与外界相通,水箱上部空气与外界空气会因此形成很强的对流换热,造成极大的热损失,这部分热损失约为15%。对于一个10m3常规保温水箱来说,每天由此造成的热损失为:
10×1000×(55-10)×4.187kJ/㎏•℃×0.15=2.83×105kJ
由此造成的10m3常规保温水箱额外温降为:
Δt=2.83×105kJ/(10×1000×4.187kJ/㎏•℃)=6.8℃
2.从溢流孔以上的空间会有较多的水蒸汽,由于维修孔与水箱内胆密封不严密,因而水蒸汽会渗透进入保温层,由此造成的热量损失约为5%。
3.由于箱体密封不严密,箱体外层会有微漏,露天放置时雨水侵入保温层,造成保温效果降低,顶部的平面结构会引起水箱顶部积水,更进一步加强了雨水的渗漏,由此造成的热量损失约为2%。
4.水箱底部与水箱基础接触,因水箱及热水质量引起的箱体底部与基础的接触热阻,由此造成的热量损失约为3%。
2~4项所造成的热损失合计约为10%,对于一个10m3常规保温水箱来说,每天由此造成的热损失为:
10×1000×(55-10)×4.187kJ/㎏•℃×0.1=1.88×105kJ
由此造成的10m3常规保温水箱额外温降为:
Δt=1.88×105kJ/(10×1000×4.187kJ/㎏•℃)=4.5℃
综上所述,由于常规保温水箱本身结构上的缺陷,造成的额外综合热损失约为25%,对于一个10m3常规保温水箱来说,每天的热损失为4.71×105kJ,由此造成的10m3常规保温水箱额外温降为11.3℃。
为正常提供所需热水,所损失的热量最终需要由空气源热泵延长运行时间来满足使用,而此时空气源热泵需要在高温工况下运行,其实际效率约为平均效率的一半左右,约为2.5左右,这些额外热损失所造成的年额外耗电量为:
300×4.71×105kJ/(3600×2.5)=15700(度)
以每度电1元计算,一个10m3保温水箱的额外年运行费用为15700元。相当于增加了45%的运行费用。
三、集木节能型保温水箱的解决方案
针对常规保温水箱的上述缺陷,集木节能型保温水箱采取一系列特别方法,有效杜绝了上述额外热损失:
1.箱体结构均采用高频电阻焊,彻底保证箱体严密,保证露天放置时,雨水不能侵入保温层,确保水箱保温良好。
2.水箱顶板部分与维修孔接合处采用滚焊密封工艺制作,进一步保证保温层的严密性,有效防止外部雨水和内部水蒸汽对保温层的破坏。
3.顶部和底部采用承压发泡,一方面有效减小了底部的接触热阻,有效防止了水箱底部的热桥作用。另一方面也使水箱具有更良好的外观。
4.对溢流孔加装单向防对流装置,有效防止了水箱上部空气与外界空气的对流换热,极大地减少了热损失。
四、集木节能型保温水箱的正常热损失
1.容积:10m3水箱外形尺寸为:内胆:Di=2120㎜,H=2850㎜,水温T=55
2.保温采用聚氨脂发泡保温,保温厚度:50㎜;聚氨脂发泡容重42㎏/m3
导热系数λ=0.02W/m•℃;水箱外表面积S=28.3㎡
3.空气对绝热层外表面的放热系数a=9W/㎡•℃;环境温度Ta=10℃
4.根据《设备及保冷