【正文】 源消耗大國(guó) ,人口眾多 ,能源相對(duì)匱乏 , 自然資源總量排在世界第七位 , 能源總量約 4 萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤 ,居世三位 ,而人均能源占有量約為世界平均水平的 40%。 其次是從熱泵的運(yùn)行原理以及蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理方面進(jìn)行了更詳細(xì)的介紹空氣源熱泵的組成以及設(shè)計(jì)方法。南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘要 ???? ??????????????????????? ?? ?? 2 前言 ??? ??????????????????????? ?????? 3 第一章 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì)及應(yīng)用概述 ????? ????? ???? 4 空氣源熱泵的概述 ????????????? ??? ?????? ? 4 空氣源熱泵的發(fā)展 ? ?????? ????????? ??? ???? 5 空氣源熱泵的前景 ????????? ??????????? ??? 6 第二章 空氣源 熱泵熱水器系統(tǒng)運(yùn)行原理 ? ???????? ???? ? 8 蒸汽壓縮式制冷循環(huán)原理 ???? ??????? ???? ??? 8 空氣源熱泵熱水器 組成及工作原理 ??? ?????????? ??? 9 空氣源熱泵的設(shè)計(jì) 方法 ???? ???? ?????????? ??? 11 第三章 空氣源 熱泵熱水器設(shè)計(jì)計(jì)算 ? ?????? ???? ????? 17 空氣源熱泵熱水器系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算 ?????????? ?????? ? 17 工質(zhì)性能 分析 ?????? ???? ??????? ??????? 17 第四章 空氣 源 熱泵熱水器設(shè)計(jì)實(shí)例 ????????? ?????? ? 22 實(shí)例介紹 ? ????????????????? ??????? ?? 22 圖紙說(shuō)明 ???????????????????? ??????? 23 安裝 步驟以及注意事項(xiàng)以及說(shuō)明 ????????????????? 23 參考文獻(xiàn) ???????????????????? ????????? 25 致謝 ????????????????????????????? ? 26 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 2 摘 要 本文主要從熱泵熱水器原理設(shè) 計(jì)節(jié)能環(huán)保等方面進(jìn)行了大體的說(shuō)明。通過(guò)這一章可以的了解到熱泵的組成、性質(zhì)、特點(diǎn)等。盡管我國(guó)人均用能不及世界平均人均能耗水平的一半 ,但能源消費(fèi)總量已達(dá)世界第二。 空氣源 能量巨大，是取之不盡。 空氣源 能不需要開采和運(yùn)輸，使用安全衛(wèi)生，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，是當(dāng)之無(wú)愧的清潔能源。 空氣源 熱泵供熱空調(diào)系統(tǒng)是一種 利用可再生能源的高效節(jié)能、無(wú)污染的既可供暖又可制冷 的 環(huán)保型的 新型空調(diào) 系統(tǒng)。 空氣源 熱泵不需要人工的冷熱源 ,可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央 空調(diào)系統(tǒng)。 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 4 第一章 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì)及應(yīng)用概述 第一節(jié) 空氣 源熱泵的概述 什么是熱泵 熱泵 Heat Pump 熱泵技術(shù)是近年來(lái)在全世界倍受關(guān)注的新能源技術(shù)。同理，熱量不可能自發(fā)的從低溫環(huán)境傳送到 高溫環(huán)境中去，如果要實(shí)現(xiàn)熱能從低溫環(huán)境向高溫環(huán)境的轉(zhuǎn)移，必須通過(guò)一臺(tái)設(shè)備，并消耗一部分機(jī)械功（例如電能）作為補(bǔ)償，這種設(shè)備就稱為 “ 熱泵 ” 。 例如燃?xì)鉄崴?，通過(guò)燃?xì)庠谘鯕庾饔孟氯紵?，?huì)有不完全燃燒、高溫度熱損耗、換熱損耗等熱能的損失，實(shí)際的制熱學(xué)系數(shù)反在～ 之間。冷凝后的傳熱工質(zhì)通過(guò) 膨脹閥 返回到蒸發(fā)器，然后再被蒸發(fā)，如此循環(huán)往復(fù)。由于物體由液態(tài)變成氣態(tài)要吸收大量的熱量，所以這里的空氣相對(duì)來(lái)說(shuō)溫度已經(jīng)很高，所以一定會(huì)吸熱），在蒸發(fā)器中吸熱以后由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，進(jìn)入壓縮機(jī)，由壓縮機(jī)把這種冷媒加工成為高溫高壓的蒸汽，然后進(jìn)入冷凝器，在冷凝器中，冷媒與水進(jìn)行熱交換，冷媒的溫度下降，由高溫高壓的氣態(tài)變成液態(tài)，釋放大量的熱量，而水就可以吸收這種熱量，冷媒就又回到儲(chǔ)液罐中 ，等待下一次的循環(huán)，正是因?yàn)槔涿降倪@種周而復(fù)始的循環(huán)，把大量的熱能源源不斷的從空氣中帶到水中，所以叫空氣源熱泵熱水器。熱泵工業(yè)在 20 世紀(jì) 40 年代到 50 年代早期得到迅速發(fā)展，家用熱泵和工業(yè)建筑用的熱泵開始進(jìn)入市場(chǎng)，熱泵進(jìn)入了早期發(fā)展階段。 空氣源熱泵的優(yōu)勢(shì) 空氣源熱泵以水源熱泵類似方法從空氣獲得熱量來(lái)加 熱水。 空氣能是一種廣泛存在、平等給予和可自由利用的低價(jià)位能源，利用熱泵循環(huán)提高其能源品位，因而是一項(xiàng)極具開發(fā)和應(yīng)用潛力的節(jié)能、環(huán)保新技術(shù)，具有實(shí)用價(jià)值。機(jī)組的能效比（ COP）平均可達(dá) 3～ 4 以上，相當(dāng)于熱效率超過(guò) 300%～ 400%，比用直接電加熱方式節(jié)能 67～ 75%以上。設(shè)備緊湊，操作、維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)需人工管理費(fèi)用。 安全環(huán)保熱泵 機(jī)組對(duì)大氣及環(huán)境無(wú)任何污染 ,而且節(jié)能效果明顯 ,屬于綠色環(huán)保類產(chǎn)品 ,符合我國(guó)目前的能源、環(huán)保方面的基本政策。 適應(yīng)性強(qiáng)空氣源熱泵型熱水機(jī)組的工作性能隨室外氣候變化比 較明顯，室外環(huán)境溫度在 0～ 40℃ 范圍內(nèi)，熱泵機(jī)組都能正常工作。 第三節(jié) 空氣源熱泵熱水器前景 隨著能源緊缺的進(jìn)一步擴(kuò)大，全民的節(jié)能意識(shí)也得到了很大的提高。 伴隨著能源緊缺的影響，一些標(biāo)榜節(jié)能、環(huán)保的產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，特別是夏季來(lái)臨時(shí)各個(gè)行業(yè)對(duì)電能的嚴(yán)重依賴，“電荒”的影響對(duì)一些耗電大的產(chǎn)品的節(jié)能性提出了更高的要求，諸如空調(diào)、電熱水器等產(chǎn)品。 空氣源熱泵熱水器具有太陽(yáng)能熱水器節(jié)能、環(huán)保、安全的優(yōu)點(diǎn)，又解決了太陽(yáng)能熱水器南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 7 依靠陽(yáng)光采熱和安裝不便的缺點(diǎn)。而能源緊張、拉閘限電、燃?xì)鉂q價(jià)等問(wèn)題的凸現(xiàn)，正促使傳統(tǒng)的、高能耗的家電產(chǎn)品加速退出市場(chǎng)。上海市資源綜合利用協(xié)會(huì)專家倪德良建議，申城綠色節(jié)能建筑發(fā)展計(jì)劃中應(yīng)納入“冰箱”型熱水器，在建房時(shí)就 留下相應(yīng)空間，為其留一席之地 。我國(guó)節(jié)能政策和環(huán)境保護(hù)政策、巨大的建筑市場(chǎng)、豐富的工業(yè)余熱資源等因素將會(huì)極大地促進(jìn)空氣源熱泵熱水器市場(chǎng)的發(fā)展。對(duì)業(yè)主而言，可以 24 小時(shí)使用熱水，且相比電熱水器而言，可以節(jié)省大量的運(yùn)行開支。熱泵還可替代部分鍋爐（太陽(yáng)能大面積熱水系統(tǒng)跟其是無(wú)法比較的）供生活熱水，根據(jù)一些媒體、雜志得出的初步估算數(shù)據(jù)來(lái)看，當(dāng)熱泵熱水器進(jìn)入市場(chǎng)成長(zhǎng)期和成熟期時(shí)，應(yīng)有 400 億以上的蛋糕等著分割。同時(shí)我們也呼吁相關(guān)的政府職能部門給予更多的政策支持，讓熱泵產(chǎn)業(yè)在健康的道路上長(zhǎng)足發(fā)展。這樣的機(jī)器就稱之為 “ 熱泵 ” 。其工作過(guò)程如下：制冷劑在蒸發(fā)壓力下沸騰， 蒸發(fā)溫度低于被冷卻物體或流體的溫度?；旌衔镏械恼魵馔ǔ７Q為閃發(fā)蒸氣，在它被壓縮機(jī)重新吸入之前幾乎不再起吸熱作用。空氣能熱泵熱水器（空氣源熱泵熱水器）也得到了官方的應(yīng)用。 2． 2． 1系統(tǒng)介紹 空氣源熱泵熱水器內(nèi)專置一種吸熱介質(zhì) —— 冷媒，它在液化的狀態(tài)下低于零下 20℃，與外界溫度存 在著溫差，因此，冷媒可吸收外界的熱能，在蒸發(fā)器內(nèi)部蒸發(fā)汽化，通過(guò)空氣源熱泵熱水器中壓縮機(jī)的工作提高冷媒的溫度，再通過(guò)冷凝器使冷媒從汽化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為液化狀態(tài)，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，釋放出大量的熱量，傳遞給水箱中的儲(chǔ)備水，使水溫升高，達(dá)到制熱水的目的。 智能控制 強(qiáng)大的微電腦控制功能，徹底解決系統(tǒng)運(yùn)行的安全問(wèn)題，能夠智能化的向終 端用戶提供連續(xù)、穩(wěn)定的衛(wèi)生熱水。 綠色環(huán)保 因不使用燃?xì)馑圆粫?huì)產(chǎn)生廢氣，不會(huì)破壞臭氧層。 注： 但是，目前我國(guó)大部分廠家所采用的熱媒（冷媒）還是 R22，采用環(huán)保熱媒（冷媒） R417A、 R410A 的時(shí)代逐漸到來(lái)。今后更需改進(jìn)的是對(duì)熱泵壓縮機(jī)的改良。 以上僅從技術(shù)角度指出了空氣源熱泵在寒冷地區(qū)的使用，設(shè)計(jì)時(shí)還蓄從經(jīng)濟(jì) 角度全面分析。這是一個(gè)受室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)、室內(nèi)人員、設(shè)備等散熱、散濕量、圍護(hù)結(jié)構(gòu)性質(zhì)、室外空氣環(huán)境參數(shù)（ 包 括溫度濕度、氣流速度等）、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度等諸多因素影響的變量。其次，設(shè)備的容量必須滿足 熱泵 設(shè)計(jì)計(jì)算冷 (熱 )負(fù)荷的要求，另外設(shè)備的配置應(yīng)適應(yīng) 熱泵 負(fù)荷變化的特點(diǎn)。QD 。對(duì)南京而言，一般供應(yīng)商所提供的熱泵機(jī)組額定制冷工況條件與實(shí)際一致或相近，一般空氣干球溫度為 35℃ ， 熱泵 冷媒水進(jìn)出水溫度分別為 12℃ 、 7℃ 左右。對(duì)于一般辦公、酒店為主的綜合樓，冬季 熱泵 供暖設(shè)計(jì)計(jì)算熱負(fù)荷約為夏季 熱泵 設(shè)計(jì)計(jì)算冷負(fù)荷的 7085％。一般情況下，按夏季負(fù)荷選 定的熱泵，能滿足冬季供暖的要求。國(guó)內(nèi)熱泵機(jī)組生產(chǎn)企業(yè)以生產(chǎn)模塊式熱泵機(jī)組為多，而整體式熱泵機(jī)組從外觀上看是一組合單元，一整體框架，雖然內(nèi)部可有多臺(tái)壓縮機(jī)，甚至有 2個(gè)以上的制冷回路，但它們之間一般不可再分解。另外，由于模塊化熱泵一般采用板式換熱器，對(duì)水質(zhì)要求較高，對(duì)各單元之間水力平衡的要求也較高。在選擇整體式熱泵機(jī)組時(shí)，應(yīng)考慮到 熱泵 系統(tǒng)負(fù)荷變化的特點(diǎn)和設(shè)備間的互備性，考慮到冬季熱泵化霜時(shí)盡可能減少對(duì)水溫的影響。但由于熱泵的噪音很大一部分來(lái)源于風(fēng)機(jī)，而且壓縮機(jī)的噪音可以通過(guò)加隔音罩等辦法降低，故實(shí)際上螺桿式熱泵的噪音比活塞式熱泵的噪音略低（約 35dB(A)）。 2． 3． 3 熱泵的位置 熱泵的位置有下列幾種，一是置于裙樓頂，二是置于塔樓頂，三是置于 窗 臺(tái)，四是置于凈高較高的室內(nèi)。布置于窗臺(tái)的熱泵往往是每層要求獨(dú)立配置、單獨(dú)計(jì)量的場(chǎng)所，只限于較小容量的熱泵，宜采用側(cè)進(jìn)風(fēng)側(cè)排風(fēng)的形式。比較理想的方法還是將熱泵 機(jī)組置于塔樓頂，以使熱泵有良好的通風(fēng)條件并使噪音影響面降為最小 。熱泵的布置除考慮對(duì)周圍影響小，通風(fēng)好外，還應(yīng)考慮管線布置、設(shè)備吊裝及以后的更換等因素，有條件時(shí)留出 1~2臺(tái)熱泵位置，為發(fā)展留下余地，并為設(shè)備安裝及更換考慮足夠的荷載條件。備用水泵可采用先不安裝臨時(shí)替換的方法。水泵的功耗應(yīng)控制在熱泵出力 的 1/30之內(nèi)。而當(dāng)室外溫度較低時(shí)，熱泵 熱泵 系統(tǒng)的供水溫度一般維持在 39~40℃ 。這一方面是由于南京地區(qū)一般建筑物的供暖熱負(fù)荷小于夏季供冷冷負(fù)荷，另外，同樣的 熱泵 器， 60℃ 進(jìn)水溫度條件下的供熱量明顯大于 7℃ 進(jìn)水條件下的制冷量。但當(dāng)系統(tǒng)熱泵只有 1~2個(gè)回路時(shí)，為減少化霜對(duì)室內(nèi)溫度的影響，有條件時(shí)，可將 熱泵 器啟?？刂婆c水溫同步，如當(dāng)水溫低于35℃ 時(shí)， 熱泵 器風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)水溫高于 35℃ 時(shí)風(fēng)機(jī)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。各系統(tǒng)設(shè)備只要條件允許，盡可能采用同程布置方式。 系統(tǒng)中熱泵與水泵的連接宜采用壓入式連接，即水泵往熱泵供水。水泵的出入口均應(yīng)裝壓力表。膨脹水箱應(yīng)設(shè)信號(hào)管以便觀測(cè)其中的水位。 2． 3． 7 減少 熱泵機(jī)組噪音影響的措施 南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 15 減少熱泵機(jī)組噪音的影響，一方面應(yīng)從熱泵機(jī)組著手，如壓縮機(jī)加消音套，風(fēng)機(jī)采用靜音型，即盡可能選用低噪音的熱泵機(jī)組。從樓內(nèi)走向熱泵所在屋面平臺(tái)的出入口應(yīng)做隔音門并設(shè)隔聲套間，或熱泵機(jī)組與大樓核心筒 之間有輔助房 間（如水泵間、配電間）等隔斷。另外，水泵宜選用低轉(zhuǎn)速泵，水泵房通向內(nèi)走道的門應(yīng)做隔音門，有條件時(shí)設(shè)隔音門套。熱泵空調(diào)的節(jié)能措施可分下列幾個(gè)方面 ： （ 1）． 選用高效率低能耗的熱泵，合理確定熱泵臺(tái)數(shù)。從各供應(yīng)商提供的資料看，熱泵效率高低差異明顯，高者額定工 況制冷系數(shù)達(dá)到 左右，低者在 左右。原則上，熱泵機(jī)組不少于 2~3 臺(tái)，獨(dú)立的制冷循環(huán)數(shù)不少于 4~6 個(gè)。水泵臺(tái)數(shù)盡可能與熱泵臺(tái)數(shù)匹配，以便部分熱泵停機(jī)時(shí)，水泵相應(yīng)停機(jī)，以減少水泵的消耗。 （ 3）采用自動(dòng)控制方法 部分負(fù)荷情況下，熱泵機(jī)組投入臺(tái)數(shù)的合理確定，需要對(duì)熱泵機(jī)組進(jìn)行群控，要使水泵的 運(yùn)行臺(tái)數(shù)與熱泵機(jī)組同步，需要對(duì)系統(tǒng)采取變水量自控方式。南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 16 因此，從減少能源消耗角度，小而分散的空調(diào)器更節(jié)能。從節(jié)省角度，盡可能少用四排管空調(diào)器，多用六排管空調(diào)器，對(duì)組合式空調(diào)器可考慮用八排管空調(diào)器。采用以空調(diào)器耗電為標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量空調(diào)系統(tǒng)，風(fēng)側(cè)變速控制可使計(jì)量更客觀。通風(fēng)良好的標(biāo)準(zhǔn)是，進(jìn)入熱泵的空氣為環(huán)境空氣，而熱泵排出的氣流又能及時(shí)排走、排遠(yuǎn)，熱泵機(jī)組排氣與吸氣不短路。 陰暗區(qū)內(nèi)。如布置于陽(yáng)臺(tái)上，陽(yáng)臺(tái)宜突出整體平面，宜設(shè)于通風(fēng)良好的轉(zhuǎn)角處，宜選用側(cè)排風(fēng)形式，或?qū)ωQ排風(fēng)的熱泵加接風(fēng)管水平排風(fēng)，但風(fēng)機(jī)應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。 （ 6）排風(fēng)與節(jié)能 空調(diào)建筑中新風(fēng)負(fù)荷占相當(dāng)?shù)谋戎?，額定工況下，辦公、旅館等建筑新風(fēng)負(fù)荷占空調(diào)總負(fù)荷的 30％左右，商業(yè)建筑中新風(fēng)負(fù)荷占 50％左右。對(duì)于熱泵空調(diào)系統(tǒng)，如能將排風(fēng)有組織地排至熱泵機(jī)組入口，也是有利于提高熱泵機(jī)組效率的，不失為一簡(jiǎn)便有效的節(jié)能措施。為提高噴水效率，應(yīng)改噴水為噴霧，噴多少量恰到好處、怎樣噴效率最高、非軟水噴有何不良影響及其影響程度多少都是值得深一步研究的