【正文】 。 關(guān)鍵詞 熱泵 /熱水器 /空氣源 220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 220L Air Heat Pump Water Heater ABSTRACT In recent years, as the country39。s economic development, it demands more and more sanitary hot water especially in hotels, guest houses and other public response to the national energy requirements, Air source heat pump water heater in the sanitary hot water preparation is applied more and more widely. This paper describes the airsource heat pump water heater works, characteristics and applications,besides it designs a 220L air source heat pump water heater .This device is designed primarily for air conditioning water system by analysising the topic and selecting the appropriate option. Then it concludes the calculation of the thermal load, the pressor and the auxiliary selection mechanism。 And it selects the reasonable air blower with the pressor matched condenser, evaporator design and calculation,.through the design of the ponents of the device, the overall layout of the device is designed so that the entire apparatus reasonable structure, The major ponents and control system design are as follows: (1) It selects tubeintube the inner tube adopts low rolling copper finned tubes to reduce the size of the structure, (2) The evaporator is used in forced aircooled finned tube heat used 220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) copper tube and aluminum fin (3) The system uses a pressor Copeland hermetic scroll pressor. KEY WORDS Refrigerant, Heat pump water heater ,Air source 1 緒論 空氣源熱泵的概述 空氣源熱泵簡(jiǎn) 介 熱泵技術(shù)是一項(xiàng)新型的新能源技術(shù) [1]，近幾十年頗受全世界科研機(jī)構(gòu)的青睞和關(guān)注。常人眼中的 “泵 ”就是提高各種位置高度的機(jī)械設(shè)備，比如水泵是將水從低的地理位置抽到 高 的地理位置。而 “熱泵 ”則是一種可以從周圍環(huán)境中比如水，土壤，空氣等將品味低的熱能，經(jīng)過電力做工，將高品位的能提供給人們加以合理的利用。 熱泵是一種可以將熱能從低溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩吹难b置。生活中我們所接觸的低溫?zé)嵩淳褪俏覀兛梢越佑|到的我們周圍的空氣，河流，海水，甚至可以是從工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中提取出來(lái)的工質(zhì)，這些工質(zhì)共有的特性是與周圍介質(zhì)具有相接近的 溫度。熱泵裝置的工作原理可以說(shuō)和壓縮式制冷劑基本是一致的：在常見的小型空調(diào)器中，無(wú)論在夏季用空調(diào)降溫還是冬季用來(lái)取暖，都可以采用用一套設(shè)備來(lái)充分發(fā)揮他的效能。比如在冬季取暖時(shí)候，在空調(diào)中通過用換向閥將冷凝器和蒸發(fā)器來(lái)調(diào)換工作，在夏季用空調(diào)降溫時(shí)候，按照制冷工況運(yùn)行時(shí)，油壓縮機(jī)排出的制冷劑為高壓蒸汽，經(jīng)過換向閥或者四通閥進(jìn)入冷凝器，高溫高壓的制冷劑蒸汽通過換熱被冷凝成為液體，經(jīng)過節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器，然后在蒸發(fā)器中吸收熱量，將室內(nèi)的空氣冷卻，蒸發(fā)后的制冷劑蒸汽，經(jīng)過換向閥被壓縮機(jī)吸入，這樣循環(huán)，最終實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)。 同理，在冬季需要取暖時(shí)候，提前將換向閥調(diào)制到熱泵的工作位置，然后壓縮機(jī)排出的高壓高溫制冷劑蒸汽就通過換向閥流入室內(nèi)的蒸發(fā)器中，制冷劑蒸汽冷凝放熱，通過換熱將室內(nèi)空氣加熱，達(dá)到室內(nèi)取暖的目的，冷凝后的液態(tài)制冷劑則從反方向流經(jīng)節(jié)流機(jī)構(gòu)進(jìn)入冷凝器，吸收外界熱量而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的蒸汽流過四通閥被壓縮機(jī)吸入完成整個(gè)制熱循環(huán)，這樣就可以將外界環(huán)境中的熱量有泵吸入溫度高的室內(nèi)，故稱為 “熱泵 ”。下圖為熱泵工作原理圖 圖 11 熱泵工作原理 在生活中憑借經(jīng)驗(yàn)我們可以知道 [2]，熱水隨著時(shí)間的推移可以向空氣中慢慢放熱，這是常說(shuō)的散熱，冷卻成冷水，這表明熱量可以從高溫物體傳到低溫物體，也就是從熱水傳到空氣，那么可不可以逆向思維呢，將此過程反過來(lái)進(jìn)行呢，可不可以將能量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體中呢？由熱力學(xué)第二 定律可知：熱量不可能自發(fā)的從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。換句話說(shuō)就是，熱量不可能自發(fā)地從溫度高的物體傳向低溫物體，這是不可逆性，而熱泵則是一種消耗一定的機(jī)械能，將空氣中的品位低熱能送入高溫物體以供所需的熱量的設(shè)備，這就是 “空氣源熱泵 ”。 熱水器的發(fā)展歷史 第一代熱水器大功率燃?xì)?，其出水溫度受環(huán)境條件的影響，水壓也受氣候條件的影響，總體來(lái)說(shuō)不穩(wěn)定也不易調(diào)節(jié)水溫。另外，燃燒高耗能并伴隨有大量的廢氣排放出來(lái)，使用壽命短。 第二代熱水器是大功率的電熱水器。其主要病端也是高耗能，容易漏電傷及無(wú)辜 ，出水量不足也就是其明顯的一個(gè)弱點(diǎn)。除此外還有水溫過高，內(nèi)膽生垢嚴(yán)重也會(huì)造成壽命短。 第三代熱水器是太陽(yáng)能熱水器，理論上最為節(jié)能 [3]，但是聯(lián)系到實(shí)際生活，比如現(xiàn)實(shí)環(huán)境中經(jīng)常下雨，陰天或者北方冬季需要額外增加電輔助，就給電熱水器造成很大的安全隱患。最后，需要指出的是一般太陽(yáng)能使用的真空管極易破毀給維修帶來(lái)麻煩，同樣會(huì)造成使用年限低。 第四代空氣源熱泵。結(jié)合前三者的優(yōu)點(diǎn)，芬尼人針對(duì)空氣源熱泵價(jià)格高但功能單一的情況經(jīng)過不懈努力終于于 2020 年研制出了空氣源熱泵。其工作原理是通過制冷劑或者冷媒將空氣中的熱量大量 吸收，然后釋放到冷水中，循環(huán)將水加熱，同時(shí)可以把低溫空氣釋放到廚房或者其他需要制冷的地方用來(lái)制冷，此時(shí)的低溫空氣已經(jīng)失去大量能量?？諝庠谑ゴ罅磕芰康耐瑫r(shí)還有大量的水蒸氣遇冷冷凝，因而釋放的冷氣濕度大大降低了，這種效果可以和除濕相比美，因此，該產(chǎn)品融合了中央空調(diào)制冷、廚房或者衛(wèi)生間制冷、小地方除濕等功能于一體，很大程度上提高了該產(chǎn)品的性價(jià)比和使用性能，為現(xiàn)代更多富裕家庭享受高質(zhì)量生活提供了條件。 空氣源熱泵熱水器的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 1）空氣源熱泵熱水器具有以下特點(diǎn)： 可以提供超大水量：因?yàn)槠渌扛?據(jù)實(shí)際情況來(lái)定，水量足夠調(diào)用，可滿足各種客戶的不同時(shí)段不同的需求量。 節(jié)約經(jīng)濟(jì)：可以從空氣中獲取大量的熱能，能效比高達(dá) 300%～ 400%[4] 。還可以根據(jù)每個(gè)人的不同使用規(guī)律設(shè)定熱水器的運(yùn)行時(shí)間等，節(jié)省高額的費(fèi)用 [。 使用范圍廣：不會(huì)受到天氣影響，在環(huán)境溫度為 10℃ ～ 42℃ 下依然能夠正常工作不受氣候的影響。大可廣泛應(yīng)用到家庭、學(xué)校、賓館、醫(yī)院等等也可以用于住宅小區(qū)，桑拿等集中供熱。 持久恒溫：使用起來(lái)很簡(jiǎn)單，整個(gè)熱水器全部用自動(dòng)化只能控制系統(tǒng)，客戶只需要第一次使用時(shí)候開一下電源，然后在以后 的使用中就可以實(shí)現(xiàn)完完全全的自動(dòng)化運(yùn)行，達(dá)到用戶的制定水溫時(shí)自動(dòng)停機(jī)，低于用戶的使用過程中完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，低于客戶的目標(biāo)水溫時(shí)系統(tǒng)就可以自動(dòng)開機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)一天 24小時(shí)隨時(shí)都有熱水用不用再浪費(fèi)時(shí)間等待了。 安全環(huán)保：在結(jié)構(gòu)上水和電完全分離，而且無(wú)任何有毒氣體排放或者燃燒，不容易受天氣災(zāi)害的影響，使用起來(lái)很方便安全 [5]。 防凍功能：很多都有智能化霜功能，確保熱水器可以在很低的天氣溫度下運(yùn)行，他可以按照室外的空氣溫度、機(jī)組運(yùn)行時(shí)間、蒸發(fā)器翅片溫度、冷凝器出口溫度等等多個(gè)參數(shù)綜合起來(lái)判斷自動(dòng)進(jìn)入化箱和 退出化箱。 安裝方便：總體體積小巧，可以安裝在任何地方，安裝在室內(nèi)不會(huì)占用室220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 內(nèi)空間，當(dāng)然還可以安裝在室外的屋頂，地面等，也就是說(shuō)可以露天放置，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，占用很少的面積，安裝起來(lái)也很簡(jiǎn)單，不需要另外設(shè)置機(jī)房。 使用壽命長(zhǎng)，維修費(fèi)用很低，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，可以使用長(zhǎng)達(dá) 15 年以上， 2）空氣源熱泵熱水器具有一下優(yōu)勢(shì)： 空氣源熱泵熱水器和常規(guī)太陽(yáng)能相比明顯具有四個(gè)優(yōu)勢(shì)： 投資少：如果達(dá)到相同的供水效果，投入空氣熱泵熱水器的資金要比投入到常規(guī)太陽(yáng)能產(chǎn)品的少很多，這是一很大優(yōu)勢(shì)，并且可以在用電很少時(shí)候使 用經(jīng)濟(jì)電能制熱水儲(chǔ)備。 使用方便：常規(guī)太陽(yáng)能產(chǎn)品容易受到天氣影響，比如陰天，下雨，下雪，夜晚等情況下都不能正常工作，而空氣源熱泵熱水器則不管雨天還是陰天還是下雪天，夜晚或者陽(yáng)光明媚都能照常工作，全天提供熱水。 運(yùn)行成本低：常規(guī)太陽(yáng)能當(dāng)太陽(yáng)直射時(shí)候完全無(wú)需成本運(yùn)行，可是在陰雨天里，或者下雪，下雪，夜晚只能依靠一些簡(jiǎn)單的輔助系統(tǒng)工作，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，正常使用時(shí)候，常規(guī)太陽(yáng)能輔助系統(tǒng)一年的耗電量比空氣源熱泵熱水器全年的耗電量要高出 倍 [6] 不受地域限制：空氣源熱泵熱水器使用時(shí)候根本不必考慮地點(diǎn)限制 ，可以隨意擺在任意位置，況且其占地空間很小，但是常規(guī)太陽(yáng)能要達(dá)到一樣的供熱效果就需要占用很大的空間，還必須露天擺放，以便獲取好的光照，同時(shí)在使用壽命方面，空氣源熱泵熱水器可以有更長(zhǎng)的使用年限，維護(hù)費(fèi)用少了很多，設(shè)備性能穩(wěn)定等等 。 空氣源熱泵熱水器的發(fā)展前景 空氣源熱泵熱水器技術(shù)曾在 2020 年度獲得市場(chǎng)和政府明顯力捧的一項(xiàng)綠色天然科技，在這一年里，產(chǎn)業(yè)鏈布局完成初步進(jìn)展后，各種大的熱水器大廠商開始面向市場(chǎng)進(jìn)行強(qiáng)勢(shì)的主動(dòng)出擊，各自大力推廣各自旗下的空氣源熱泵熱水器技術(shù)和產(chǎn)品，市場(chǎng)從多年不溫 不火中迅速成為各大廠商爭(zhēng)相競(jìng)爭(zhēng)的激烈場(chǎng)面，還有就是，政策往常對(duì)空氣能產(chǎn)品的扶持力度很低，但是從 2020 年起多地方政府都將空氣源熱泵熱水器納入到技能產(chǎn)品推廣的目錄中去，這就被認(rèn)為是一個(gè)官方的積極信號(hào)，宏觀調(diào)控政策的示好進(jìn)一步加快了空氣源熱泵熱水器的的市場(chǎng)進(jìn)攻。 空氣源熱泵熱水器，從本質(zhì)上說(shuō)就是從周圍環(huán)境中吸取熱量，然后通過電力220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 做工，將這些熱量全部傳遞到被加熱的水中。我們可以簡(jiǎn)單的計(jì)算一筆帳目：將將 2 噸水從平均溫度 15℃ 加熱至 55℃ 為例，電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)取值 元 /千瓦時(shí) (度 )，電熱水器所需費(fèi)用是 元，然而 空氣源熱泵熱水器只需 元，也就是說(shuō)，空氣源熱泵熱水器所耗費(fèi)的電量只是電熱水器的 2/5。實(shí)際上，空氣源熱泵熱水器在商用領(lǐng)域早已經(jīng)成氣候。比如說(shuō)很多學(xué)校、酒店、等對(duì)熱水都有需求，他們對(duì)空氣源熱泵熱水器有很高的認(rèn)可度。另外空氣源熱泵熱水器在市場(chǎng)中一項(xiàng)很重要的產(chǎn)品就是商用機(jī)，而在家里，常用的還是電加熱水器和燃?xì)鉄崴?，他們占?jù)很重要的一個(gè)位置，空氣演熱泵熱水器和其他的熱水器比較起來(lái)，仍然在市場(chǎng)上占據(jù)邊緣位置，空氣源熱泵熱水器和其他熱水器在市場(chǎng)價(jià)格、公眾認(rèn)知度，和其他一些產(chǎn)品對(duì)環(huán)境溫度的要求和適應(yīng)軍事此行業(yè)以后 發(fā)展的門檻啊，但是通過很多研究數(shù)據(jù)和推算趨勢(shì)，都表明，空氣源熱泵熱水器這一個(gè)行業(yè)將來(lái)很可能迎來(lái)新高。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表示： 2020 年空氣源熱泵熱水器達(dá)到 40 億人民幣的銷售額，銷售量高達(dá) 70 萬(wàn)臺(tái)，但在 2020 年，空氣源熱泵熱水器一年銷售量總共還不到1000 萬(wàn)元。 2020 年空氣源熱泵熱水器比往年超過 20 億元，這是一年的銷售額?？傮w來(lái)說(shuō)，行業(yè)發(fā)展速度很快，從公司來(lái)看，該年還不如以往的熱泵熱水器行業(yè)規(guī)模大，據(jù) 2020 年數(shù)據(jù)顯示，規(guī)模從很少達(dá)到了 460 家左右，隨著大中企業(yè)的進(jìn)入市場(chǎng)，一定會(huì)將空氣能技術(shù)帶入到品牌化和規(guī)?；?新階段中去。 由于熱泵具有很好的節(jié)能效果，很多法律頒布了熱泵事業(yè)將來(lái)的發(fā)展方向，這些政策促進(jìn)了該行業(yè)的發(fā)展，減少了二氧化碳的排放量和停用含有氟利昂的工質(zhì)，這些環(huán)境保護(hù)措施的實(shí)施，有利于環(huán)境友好型發(fā)展。根據(jù)最新的《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，很多建筑都采用低能耗的成本，降低了熱泵采暖方式的運(yùn)行費(fèi)用，解決了熱泵系統(tǒng)采暖方式的運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)增加了熱泵與其他集中供暖設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)能力，解決了大中城市對(duì)能源需求量大的矛盾。但是污染問題，必須考慮到。必須改善能源結(jié)構(gòu)，以低能耗的熱泵來(lái)緩解能源問題，這就是熱泵技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，為其 創(chuàng)造力條件。我國(guó)節(jié)能政策的時(shí)候和保護(hù)環(huán)境政策的發(fā)布，很大的建筑領(lǐng)域，工業(yè)余留資源等因素將會(huì)很大程度上促進(jìn)空氣源熱泵熱水器