【正文】 為了滿足安全要求和減少水箱與環(huán)境的換熱量要求，水箱要求有隔熱保護(hù)，目前多數(shù)廠家采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料作為 熱水器 的隔熱體材料。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn) “JB/T7666—95 制冷和空調(diào)設(shè)備名義工況一般規(guī)定 ”規(guī)定了容積式制冷壓縮機(jī)及機(jī)組和壓縮冷凝機(jī)組、容積式和離心式冷 水機(jī)組、單元式空調(diào)機(jī)、房間空調(diào)器等的名義工況 [17]。當(dāng)由于偶然因素導(dǎo)致停機(jī)或者鹽水濃度驟然下降時(shí)220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 候，鹽水就可能被凍結(jié)在管內(nèi)，阻礙流通，若制冷劑為氟利昂，則溶解在氟利昂內(nèi)的潤(rùn)滑油幾乎不能返回到壓縮機(jī)，此外在清洗時(shí)候需要停止工作。蒸發(fā)器傳熱管外側(cè)的被冷卻介質(zhì)是載冷劑或空氣 ,制冷劑則在管內(nèi)吸熱蒸發(fā) ,蒸發(fā)器流量約為傳熱管內(nèi)容積的百分之二十到三十 .增加制冷劑的質(zhì)量流量 ,通過增加制冷劑的接觸面積或者在館內(nèi)部的濕潤(rùn)面積，在進(jìn)口和出口的壓差應(yīng)控制隨流動(dòng)阻力增大而增加，以便于降低制冷系數(shù)，干式蒸發(fā)器長(zhǎng)分為冷卻液體介質(zhì)型和冷卻空氣介質(zhì)型兩個(gè)大類，這里是按照冷卻介質(zhì)的不同而分類。 （ 3）結(jié)構(gòu)緊湊，蒸發(fā)式冷凝器自身的原因就有冷卻塔的作用，因此不需配備冷卻塔，因此完全可以不裝備冷卻塔就行，這樣的 話，整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)就很緊湊。套管式冷凝器適用范圍有一定 的限度，多應(yīng)用于制冷量在 50KW 左右的小型制冷裝置中且多為氟利昂型，制冷劑蒸汽從上進(jìn)從下出去，冷卻水從上部進(jìn)入內(nèi)管，吸熱流出，制冷劑和冷卻水間多為逆流換熱。目前常用的水冷式冷凝器有立式殼管式、臥式殼管式、套管式三種。 自然對(duì)流空氣冷卻式冷凝器帶走熱量的主要方式是憑借空氣受熱產(chǎn)生自然對(duì)流的方式。螺桿式空氣壓縮機(jī)的工業(yè)生產(chǎn)始于 1950 年，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易損件少、外形比較緊密、質(zhì)量依然很輕、排氣溫度低、氣體中可以帶有塵等優(yōu)點(diǎn) ,在國(guó)內(nèi)外得到了飛速的發(fā)展。近幾年來隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，其結(jié)構(gòu)也有了很大改進(jìn)，目前連桿式壓縮機(jī)已經(jīng)成為電冰箱壓縮機(jī)的主導(dǎo)產(chǎn)品，總需求量有很大的提高。最后就其加工工藝來說，制造精度高，加工精密，成本較高，總體來說，其綜合性能稍遜滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式，特別適合于低噪聲的要求 ，目220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 前多用在大功率的高檔次空調(diào)器上，是產(chǎn)品中的佼佼者。直至 70 年代后 , 經(jīng)美、日等國(guó)的研究確保渦旋式壓縮機(jī)走上正途，可以實(shí)用化，很多跨國(guó)公司比如開利等都會(huì)生產(chǎn)這種壓縮機(jī)，他們主要特點(diǎn)就是：沒有吸氣閥、排氣閥，壓力損失減少，壓縮室壓差小，無余系容積，容積效率高，可靠性高，功 耗小。滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)惡化往復(fù)式壓縮機(jī)相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多 , 不復(fù)雜，而且體積小比同樣制冷量的往復(fù)式壓縮機(jī)體積可減少 60%、占用空間少， 很輕，重量減少 35% ,零件減少 50 %、零部220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 件少 ,這就是說同樣情況下，易損壞的零件要少。全封閉式壓縮機(jī)中電動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)是連在一塊的不可分割的，然后一塊放在一個(gè)密閉的機(jī)殼中，使用可靠性高，壽命長(zhǎng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪音低，體積小，使用于小制冷量系統(tǒng)中。 從系統(tǒng)運(yùn)行來看，由于冬季溫差較大，所以冬季運(yùn)行時(shí)制熱系數(shù)相對(duì)較低，而且壓比較大，對(duì)壓縮機(jī)等設(shè)備運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生很大影響，因此熱泵熱水器最好在夏季和過渡季運(yùn) 行安全合理地發(fā)揮熱泵的效能； R22 的排氣溫度最高，不利于系統(tǒng)的運(yùn)行，加之對(duì)大氣臭氧層有破壞作用，因此替代在所難免； R134a 的制熱系數(shù)最大， 不含氯原子，對(duì)臭氧層不起破壞作用，具有良好的安全性能（不易燃、不爆炸、無毒、無刺激性、無腐蝕性） 具有廣闊的市場(chǎng)前景。但其傳熱特性實(shí)在較差，需用酯類潤(rùn)滑油更換 R22 的潤(rùn)滑油。分子量為 ，蒸汽壓 2504kPa(20℃ ) ，熔點(diǎn) 155℃ ，沸點(diǎn) 84℃ ， 溶于水相 對(duì)密度 ( 水=1)(80℃ )；相對(duì)密度 (空氣 =1)，物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 R22 物理性質(zhì)如下：無色，無味，不燃燒，不爆炸，毒性比 R12略大，但仍然不屬于易溶于水的物質(zhì)因?yàn)槿?水性比 R12 稍大同為一個(gè)數(shù)量級(jí)。 （ 2） 制冷量在 200W以下的制冷機(jī)要求制冷劑的單位制冷量要小 [11]，以免壓縮機(jī)的尺寸過小，造成加工困難；當(dāng)制冷量大于 1000W的制冷機(jī)一般要求制冷劑的單位容積制冷量要大，以減少壓縮機(jī)的尺寸和制冷劑容積流量。 制冷劑的選擇原則 選擇制冷劑的時(shí)候主要考慮下面的幾個(gè)方面： 一、熱力學(xué)性質(zhì)方面 在合適的工況下，比如在工作溫度范圍內(nèi)，要有合適的壓力和壓力比，也就是要蒸發(fā)壓力高于大氣壓力 [11]，而且使整個(gè)制冷系統(tǒng)的低壓部分不能出現(xiàn)的情況，當(dāng)外界空氣滲入系統(tǒng)，很大程度上對(duì)制冷劑的性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生影響甚至惡化了設(shè)備材料的腐蝕，甚至可以引起其他一些不良后果常見的比如燃燒或者爆炸等，冷暖壓力也不要過高，防止設(shè)備過分笨重，冷凝壓力和蒸發(fā)壓力之比應(yīng)盡量小，這樣就可以使壓縮機(jī)終了溫度不 至太高，同時(shí)往復(fù)式壓縮機(jī)的輸氣系數(shù)過大。由于氟利昂這一類型制冷劑的出現(xiàn)推動(dòng)了中國(guó)制冷技術(shù)的發(fā)展。制冷技術(shù)的革新和替換始終在進(jìn)行，目前根據(jù)新時(shí)期的發(fā)展要求 ,制冷劑又將面臨新的挑戰(zhàn)。制冷劑有很多，其中乙醚就是最早被使用的制冷劑。 總之無論是那種空調(diào)或者是熱水器都遵循能量守恒的基本原理，能量在交換的過程中，制冷是把室內(nèi)的熱量不斷交換到室外，比如常用的風(fēng)冷機(jī)就是把熱量交換到大氣中，現(xiàn)在大部分的空調(diào)都是在這樣的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，也就是在此導(dǎo)致工作溫度局部氣溫上升，而這里的空氣源熱泵釋放的能量送到水箱里進(jìn)行熱量的交換。 熱泵熱水器系統(tǒng)運(yùn)行原理 空氣源熱泵熱水器從溫度偏低的空氣中吸收熱量，然后傳熱到高溫的儲(chǔ)水箱中，將熱水存在水箱中放在以后用，從原理上來說，它與制冷劑原理相同，都是根據(jù)逆卡諾循環(huán)原理工作的?？諝庠礋岜脽崴黧w積大，不太適合國(guó)人的使用習(xí)慣，不適應(yīng)國(guó)情，空氣源熱泵熱水器一般可以分為一體式和分體式兩種，由于城市家庭衛(wèi)生做的好普遍嬌小，因此不管是那類行，很多消費(fèi)者看到其外形就止步不前。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。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，空氣源熱泵熱水器所耗費(fèi)的電量只是電熱水器的 2/5。 安全環(huán)保：在結(jié)構(gòu)上水和電完全分離，而且無任何有毒氣體排放或者燃燒，不容易受天氣災(zāi)害的影響，使用起來很方便安全 [5]。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制冷，此時(shí)的低溫空氣已經(jīng)失去大量能量。另外，燃燒高耗能并伴隨有大量的廢氣排放出來，使用壽命短。 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。系統(tǒng)各主要部件及控制設(shè)計(jì)如下： (1)冷凝器采用套管式冷凝器，為減小其結(jié)構(gòu)尺寸，內(nèi)管采用紫銅管軋制的低翅片管。 本文主要介紹了空氣源熱泵熱水器的工作原理、特點(diǎn)及其應(yīng)用前景和面臨的問題，并設(shè)計(jì)一款 220L 空氣源 熱泵熱水器。 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。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。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麻煩，同樣會(huì)造成使用年限低。 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。 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 。 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。 在空氣源熱泵熱水器行業(yè)中，芬尼克茲節(jié)能設(shè)備有限總公司為該行業(yè)的帶頭人，這部分企業(yè)，在經(jīng)過十幾年時(shí)間的女里后，從目前市場(chǎng)對(duì)熱泵的認(rèn)可程度來看，無論是經(jīng)銷商還是客戶，他們對(duì)空熱源熱泵熱水器認(rèn)可度大大提高，一些報(bào)刊，媒體也報(bào)道了空氣源熱泵熱水器的優(yōu)勢(shì)，從各大媒體放映的程度來看，空氣源熱泵熱水器確實(shí)是可以節(jié)能 ，注重環(huán)保的熱水產(chǎn)品，在為客 戶創(chuàng)造價(jià)值的同時(shí)，用戶對(duì)熱泵熱水器的評(píng)價(jià)也隨之越來月好。目前市場(chǎng)上的熱泵熱水器大多采用了循環(huán)式的加熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)逐漸暴漏出很多的技術(shù)弊端，比如在高溫高壓下運(yùn)行時(shí)候，容易式壓縮機(jī)機(jī)器老化，碳化，磨損，腐蝕，加之系統(tǒng)潤(rùn)滑效果不好，導(dǎo)致壓縮機(jī)容易被燒壞。空氣源熱泵熱水器加熱時(shí)間相對(duì)比較短，水和電會(huì)完全分離，不用擔(dān)心觸電的危險(xiǎn)性，而且沒有廢氣排出，因而沒有中毒的危險(xiǎn)，同時(shí)可以做到太陽(yáng)能熱水器陰天或者雪天不能工作的限制，電熱水器出現(xiàn)漏電，燃?xì)鉄崴鞒霈F(xiàn)煤氣泄漏的缺點(diǎn)。 3 選擇與論證 制冷劑 制冷劑就是我們常說的制冷工質(zhì)，是制冷系統(tǒng)循環(huán)中的工作介質(zhì)，制冷劑在制冷機(jī)中經(jīng)過系統(tǒng)循環(huán)流通后，自身熱力性能或狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，這種變化可以使其與外界發(fā)生能量的交換，從而實(shí)現(xiàn)制冷的目的。最早的制冷劑多是乙醚，二氧化碳等，但是限于自身物理性質(zhì)的差異和缺點(diǎn)，大多都被淘汰，只有二氧化碳還可應(yīng)用于干冰制冷系統(tǒng)。包括無機(jī)化合物、鹵代烴、碳?xì)浠衔锖鸵颐鸭捌浞锏?。?biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)在 0℃ 以上的稱為高溫制冷劑，冷凝壓力 Pk≤2～ 3Kg/cm2（絕對(duì)）， T0 0℃ 如Ｒ 11（ CFCl3），其T0＝ ℃ ，適用于空調(diào)系統(tǒng)的離心式制冷壓 縮機(jī)中，通常 30℃ 時(shí)，Pk≤。 ，也就是說不要破壞大氣層的臭氧層，不會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)。 制冷劑 的確定 （ 1）氨具有優(yōu)良的熱力性能、 ODP=0和 GWP1，但有毒 ,在化學(xué)工業(yè)和食品工業(yè)中以及中央空調(diào) (歐洲 )都重新得到了應(yīng)用；二氧化碳 —ODP=0和 GWP=1,采用跨臨界循環(huán)的熱泵提供熱水 , ,RAC和 PAC等 ,但易燃易爆 ,這非常不利。所以雖然氫氯氟烴化合物也含有氯，但是它的臭氧消耗潛能為 R12 的 5％左右。在本系統(tǒng)中考慮到經(jīng)濟(jì)成本問題，壓縮機(jī)選型計(jì)算以及截流機(jī)構(gòu)等其他零部件的選擇問題，可選用 R404a 作為高溫級(jí)制冷劑 [11] （ 5） R407C 近年來， Vince 研究了用 R407C 在熱泵熱水器中應(yīng)用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在熱泵系統(tǒng)中， R407C 熱泵熱水器的熱水加熱能力明顯高于 R22 系統(tǒng)，但是， R407C 系統(tǒng)的耗能也有所增加，使得它在高水溫時(shí)的 COP 低于 R22系統(tǒng)。它具有與 R22相似的熱物理性質(zhì)，它的標(biāo)準(zhǔn)沸點(diǎn)為 ℃ 。 制冷壓縮機(jī)按密封結(jié)構(gòu)形式可分為開啟式壓縮機(jī)、半封閉式壓縮機(jī)和全封閉式壓縮機(jī)。同時(shí)近年來，國(guó)內(nèi)制冷壓縮機(jī)的研究與技術(shù)進(jìn)步也取得了可喜的進(jìn)展，特別是在冰箱壓縮機(jī)行方向有關(guān)的行業(yè)。利用徹 底清除垃圾、應(yīng)用高強(qiáng)度材料、進(jìn)行各種試驗(yàn)以及根據(jù)不同情況確保