王凤予 刘泽华 谭子豪 黄玲玲 鲁婧 杨历全

南华大学土木工程学院

0 引言

直热式空气源热泵热水器可以将市政冷水一次性加热至使用温度，具有运行过程高压稳定，出水迅速，制热能力强和能效比高的优点，在商业场合中使用较多[1-3]。但是热泵机组同样有结霜的问题，在冬季低温潮湿环境中运行时存在室外蒸发器结霜，导致机组制热能力不足与运行效率低下[4]，现阶段的空气源热泵除霜方法例如逆向除霜、热气旁通除霜等，一定程度上可以解决除霜的问题，但是由于这几种方法是基于热泵自身能量，热量来源单一，在除霜时会带来制热的不稳定[5]。

基于直热式空气源热泵除霜时的热量来源问题，本文提出了一种在食堂建筑中利用外部热源（燃气大锅灶烟气余热）的除霜方法，并设计了将两个装置联合运行供热水系统。燃气大锅灶是公共食堂中广泛使用的炊具，是用能大户，具有集中的排烟道，排除的烟气温度可达400～500 ℃，其中具有大量的余热[6]，将其回收可以提高天然气的热能利用率，也可以改善后厨的热环境。

本文以南华大学求是园食堂大伙为例，以满足其热水需求为目标，设计了一套燃气大锅灶烟气余热利用与直热式空气源热泵热水器联合供热水系统，不仅可以解决空气源热泵的除霜问题，还可以提高天然气的热能利用率。

1 余热特点与直热式空气源热泵热水器的选型

1.1 燃气大锅灶烟气余热特点

调研得知该大伙每天使用4 台同样型号的燃气大锅灶烹饪，每天使用约9 h，平均每顿饭使用3 h，期间很少断火。……