燃气、电加热及空气能热泵热水系统分析
一、背景知识
1.水的比热容
1千卡/L.℃，即将1升水每提升1℃需要1千卡的热量。

2.热能换算
1千卡=4.1841千焦耳；1千瓦/时=3600千焦耳/时；3600千焦耳/时=860.4千卡/时。

3.能效及热值
一级能效96%，取95%；二级能效热水器效率80%~90%，取中间值85%。

天然气热值8500千卡/m³，人工煤气热值3700千卡/m³，液化石油气热值10800千卡/kg。

空气能热效率取2.5-3.5之间（春秋3，夏,3.5，冬2.5）。

二、项目需求
昆明Let’s Relax spa项目经营总面积为519㎡，带淋浴房的房间有9间，其中1间带浴缸，3个浴足盆，1个食品操作间。

如热水温度在55℃的情况下，考虑热损失为3℃到5℃之间，淋浴房用水量为100L/人/次，带浴缸的房间乘以2，浴足盆用水量为30L/人/次，总计90L/次，食品操作间100L/天。

如果上述房间（食品操作间除外）使用率达到2-2.5，那么每天的用水量为2380L-2975L之间，所以取平均值为2680L/天。

再根据日用水量*75%的比例得出热水储水箱的容积为2008L，取2000L。

三、昆明年平均气温及年自来水温度
1.昆明年平均气温
2.昆明自来水年平均温度
根据昆明市自来水检测中心的数据得知，昆明自来水最低温度为10℃，最高温度为25℃，故平均温度约为17.5℃。

四、耗能
将2000L水加热到55℃，温升37.5℃（△t=37.5）。

公式：Q=cm△t
Q 耗能(kJ)
c 水量
m 水的比热容，取4.1841kJ/L.℃
△t 温升值
2000L*4.1841(55-17.5)=313807.5kJ/h
=75000kc/h
=87.16875kw/h
五、产水量（L/min）
Q
T=
313807.5/[4.1841(55-17.5)*60]=33.33L/min
六、设备需求
所有设备均提前2小时开机工作，每天工作14小时，停机期间储水箱中的水温降低10摄氏度。

每分钟的产水量要求为T/2=16.665L/min。

a.加热
燃气及电热水器加热功率需求：N1=(Tm△t/60)/95%
[16.665*4.1841(55-17.5)/60]/95%=45.87kw/h
空气能热泵系统加热功率需求：N1=(Tm△t/60)/3/0.55
43.58kw/h/3/0.55=26.41kw/h
b.复热
燃气及电热水器复热功率需求：N2=[Tm(t1-t0)/60]/95%
t1 原始温度，取55℃
t0 降温后的水温，下降10℃
[16.665*4.1841(55-45)/60]/95%=12.2kw/h
空气能热泵系统复热功率需求：N2=(Tm(t1-t0)/60)/3/0.55
11.62kw/h/3/0.55=7.04kw/h
c.需求
燃气及电热水系统设备需求：P=(N1+N2)/2
(45.87+12.2)/2=29.035kw/h
定为30kw/h
空气能热泵热水系统设备需求：P=(N1+N2)/2
(26.41+7.04)/2=16.725kw/h
定为17-20kw/h，取18.5kw/h。

七、能耗计算
将2000L水加热到55℃，忽略加热与复热；
公式：Cost=P/q*14*U.P.
Cost 费用开销，单位：元
P设备功率，单位：kw/h
q热值，单位：千卡（kc）
14 工作时间，单位：小时
U.P. 能源单价，单位：元
a.天然气
30*3600/4.1841/8500*14*2.6=110.54元/天
耗气41.51m³/天
b.管道煤气
30*3600/4.1841/3700*14*1.6=156.27元/天
耗气96.67m³/天
c.罐装液化石油气
30*3600/4.1841/10800*14*3.4=113.76元/天
耗气：33.46kg/天
d.电
30*3600/4.1841/860.4*14*1=420元/天
耗电：420度/天
e.空气能热泵
制热功率为18.5kw/h的空气能热泵系统主机的输入功率一般为5kw/h，故空
气能热泵系统能耗计算方式应为：5*3600/4.1841/860.4*14*1=70元/天耗电：70度/天。