【正文】 水箱的設(shè)計 熱泵熱水器按照制熱方式可以 分為循環(huán)式和直熱式。而干式蒸發(fā)器應(yīng)用更加廣泛，如果采用干式蒸發(fā)器則完全不采用回油設(shè)計，簡潔化，但是其缺點突出：系統(tǒng)效率有所降低。蒸發(fā)式冷凝器具有以下一些優(yōu)點。這 種冷凝器的傳熱系數(shù)也比較小，一般約為 23～ 35 W/(m比如只有一個工作輪，就成為一級離心式壓縮機，如果由多個工作輪串聯(lián)起來，就稱為多級離心式壓縮機。另外它的轉(zhuǎn)速很高，便于實現(xiàn)變頻控制從而調(diào)節(jié)制冷量。每年都有大量的研究成 果和文獻出現(xiàn)，也能夠觀察到因之帶來的進步和收益。 （ 8） R134a 制冷劑是一種新型無公害制冷劑，屬于氫氟化碳化合物（四氟乙烷）。 R22 制冷劑比 CFCs 多含了氫，導(dǎo)致 CFCs 的化學(xué)性質(zhì)比它還要穩(wěn)定，當(dāng)釋放 R22 到較低的大氣中時就會分解，只有很少的部分會到達臭氧層。 2. 無 論是化學(xué)穩(wěn)定性還是物理熱穩(wěn)定性等都很好，制冷劑要經(jīng)得起蒸發(fā)器和冷凝時候的循環(huán)變化，使用中不發(fā)生變質(zhì)，不會與潤滑油起化學(xué)反應(yīng)，一點兒也不腐蝕制冷機構(gòu)件，在壓縮終了的高溫下不分解。單一制冷劑是指用作制冷劑的物質(zhì)在化學(xué)上是單一的、純凈的物質(zhì)，不包括溶液或其他混合物。 設(shè)計圖樣：總裝圖、主要零部件圖、系統(tǒng)流程圖、電控原理圖。再次，壓縮機很容易損壞，比如燒壞。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表示： 2020 年空氣源熱泵熱水器達到 40 億人民幣的銷售額，銷售量高達 70 萬臺，但在 2020 年，空氣源熱泵熱水器一年銷售量總共還不到1000 萬元。還可以根據(jù)每個人的不同使用規(guī)律設(shè)定熱水器的運行時間等，節(jié)省高額的費用 [。 同理，在冬季需要取暖時候，提前將換向閥調(diào)制到熱泵的工作位置，然后壓縮機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)流機構(gòu)進入冷凝器，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吸入完成整個制熱循環(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 ”。為響應(yīng)國家節(jié)能的要求 ,空氣源熱泵熱水器在衛(wèi)生熱水制備上應(yīng)用得越來越廣泛。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?？諝庠谑ゴ罅磕芰康耐瑫r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。實際上，空氣源熱泵熱水器在商用領(lǐng)域早已經(jīng)成氣候。 其次，結(jié)霜問題。制熱就反過來，冷媒的循環(huán)：氣態(tài)變成液態(tài)，在變成液態(tài)，氣態(tài)經(jīng)過壓縮機做工后變成液態(tài)，此過程要產(chǎn)生熱量，熱量排出后液態(tài)的冷媒變冷了留到室220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計 內(nèi)交換管道 與室內(nèi)的空氣交換變成冷氣，變成了氣態(tài)的冷媒。 表 31 制冷劑發(fā)展歷程 220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計 第 1代 第 2代 第 3代 第 4代 年代 18301930 19311990 19912020 2020 原則 能用即可 安全與耐久性 臭氧層保護 防止全球變暖，低 ODP，低 GWP，高效 制冷劑 醚類， CO2，空氣，甲酸甲酯 CFCs, HCFCs NH3 ,H2O ( HCFCs ) , HFCs , NH3 , H2O ,HCs , CO2 ( HCFCs ) , NH3 , H2O , HCs , CO2 , 空氣 為發(fā)展制冷工業(yè) ,人類發(fā)明了各種各樣的制冷劑。單位制冷量 q0和單位容積制冷量 qv 比較大循環(huán)效率高，比功 w 和單位容積壓縮功 wv 小，等熵壓縮的終了溫度 t2不太高，以免潤滑條件惡化（潤滑油粘性下降、結(jié)焦）或制冷劑在高溫下分解。對 R22，含水量仍然限制在 ％以內(nèi)。 （ 6） R410A：是一種新型環(huán)保制冷劑，不破壞臭氧層，工作壓力為普通 R22空調(diào)的 ，制冷（暖）效率更高。由于此次設(shè)計的空調(diào)系統(tǒng)的制冷量為， 因此本設(shè)計選用全封閉式制冷壓縮機 。渦旋式運動能夠減少力矩的變化形成壓縮腔從而降級噪音，震動減少。 四 離心式壓縮機 離心式壓縮機是一種高速運轉(zhuǎn)的壓縮機。這種冷凝器的傳熱效果低于強制流動空氣冷卻式冷凝器。在套管式冷凝器中，制冷劑同時受到冷水及管外空氣的冷卻，其傳熱效果好，但是不排除金屬的消耗量大，套管式冷凝器結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效果好，缺點已很明顯機冷卻水的流動阻力大，對水質(zhì)要求較高。而冷卻空氣的干式蒸發(fā)器又可分為冷卻自由運動空氣的蒸發(fā)器和冷卻強制流動空氣的蒸發(fā)器 . 自由運動型一般被制成光管蛇形管管組，通常稱作冷卻 排管，一般用于冷藏庫和低溫的實驗裝置中。為了使用方便，一般都給出了這些名義工況的參數(shù)，這些參數(shù)為客戶提供了參考依據(jù)和制冷機或制冷壓縮機的性能參數(shù)。因此 , 熱水箱的儲熱量只要保證熱水用水峰值時用水量和熱泵熱水器的產(chǎn)水量的差值 圖 41 直熱式熱泵熱水器工作原理 圖 42 直熱式熱泵熱水器工作原理 水箱相關(guān)參數(shù)的計算 把水箱設(shè)計為圓柱形，尺寸為 R= 高 H=1m 水箱最大儲水量 v= LR 2502 ??? （ 41） 額定出水量為 220L ,即 220Kg 把整個水箱的水從 15℃ 加熱到 55℃ 所需的熱量為 220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計 Q= KJKJC 3 6 9 6 040104 . 22 2 0tm 3 ???????? （ 42） 把整個水箱的水從 15℃ 加熱到 60℃ 所需的熱量為 Q= KJKJC 4 1 5 8 045104 . 22 2 0tm 3 ???????? （ 43） 隔熱材料的選擇 隨著人們對能源產(chǎn)品的性能要求的提高，對儲水箱的保溫性能也提出了更高的要求。但不足之處是制冷劑充注量大，液柱靜壓會給蒸發(fā)溫度造成不良影響。因此采用蒸發(fā)式冷凝器就會使冷凝器的總功耗顯著減低，壓縮機的輸入功率也將減少。 二 水冷式冷凝器 水冷式冷凝器是用水作為冷卻介質(zhì)對排氣進行冷凝，冷卻水來源廣闊比如江水、湖水、河水、等等由于水溫低，所以很多用水冷式冷凝器可以得到更低的冷凝溫度和壓力，這樣的話就對提高制冷裝置的制冷能力有很大的提高，同時提高了其運行的經(jīng)濟性。 五 螺桿式壓縮機 螺桿式壓縮機是主要靠轉(zhuǎn)子的相互嚙合，它們是帶有螺旋齒槽的，形成有齒形的基元容積的變化。還有將氣體注入循環(huán)，提高運行效率和節(jié)能，減少壓縮機開機頻率和停機頻率，控制室溫變化，可以實現(xiàn)舒適的空調(diào)。 壓縮機的比較 一 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機 滾動轉(zhuǎn)子式壓縮機是常見到的家用空調(diào)壓縮機之一。常溫常壓下 R134a 是無色，有輕微的氣味，不易燃，對皮 膚眼睛無不會產(chǎn)生刺激，也不會引起皮膚過敏反應(yīng)，這一點很不錯，但 長時間暴 露 仍然會產(chǎn)生輕微毒氣，所以工作場所應(yīng)通風(fēng)良好， R134a 是不溶于礦物油的制冷劑，他采用脂類油、合成油（往復(fù)式壓縮機用）或烷基苯油（旋轉(zhuǎn)式壓縮機用）來滿足壓縮機的潤滑要求。 （ 3） R23，又名三氟甲烷，分子式為 CHF3，無色無臭氣體。 220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計 除了以上共同要求外，不同型式的制冷系統(tǒng)和制冷壓縮機對制冷劑還有一些特殊要求，比如說： （ 1） 離心式壓縮機一般要求制冷劑的相對分子質(zhì)量要大，這樣可以提高壓縮比，減少級數(shù)。按照化學(xué)成分，主要分為三類：無機物類、氟利昂、碳氫化合物。平時學(xué)習(xí)中我們常常稱其為工質(zhì)。熱泵熱水器的出水溫度達到 60 攝氏度左右，水垢很容易在這個溫度范圍內(nèi)結(jié)垢，如果不 能定期對蒸發(fā)器和冷凝器清洗的話，對于板式換熱器來說，就會脹破，對于套管式換熱器而言，其內(nèi)管會破裂，從而導(dǎo)致整個熱泵熱水機組失去功能 。 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)將來的發(fā)展方向，這些政策促進了該行業(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)境保護措施的實施，有利于環(huán)境友好型發(fā)展。 持久恒溫：使用起來很簡單，整個熱水器全部用自動化只能控制系統(tǒng)，客戶只需要第一次使用時候開一下電源，然后在以后 的使用中就可以實現(xiàn)完完全全的自動化運行，達到用戶的制定水溫時自動停機，低于用戶的使用過程中完全實現(xiàn)自動化運行，低于客戶的目標(biāo)水溫時系統(tǒng)就可以自動開機運行，實現(xiàn)一天 24小時隨時都有熱水用不用再浪費時間等待了。 熱水器的發(fā)展歷史 第一代熱水器大功率燃氣，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，總體來說不穩(wěn)定也不易調(diào)節(jié)水溫。然后進行熱負荷的計算，進行壓縮機和輔助機構(gòu)的選型；以及與壓縮機相適配的冷凝器、蒸發(fā)器等進行設(shè)計計算，選取合理的風(fēng)機，通過對裝置的各部件設(shè)計后，對裝置的整體布局進行設(shè)計，使裝置整體結(jié)構(gòu)布局合理，緊湊。常人眼中的 “泵 ”就是提高各種位置高度的機械設(shè)備，比如水泵是將水從低的地理位置抽到 高 的地理位置。 第四代空氣源熱泵。 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 年度獲得市場和政府明顯力捧的一項綠色天然科技，在這一年里，產(chǎn)業(yè)鏈布局完成初步進展后，各種大的熱水器大廠商開始面向市場進行強勢的主動出擊，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，市場從多年不溫 不火中迅速成為各大廠商爭相競爭的激烈場面，還有就是，政策往常對空氣能產(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，這就被認為是一個官方的積極信號，宏觀調(diào)控政策的示好進一步加快了空氣源熱泵熱水器的的市場進攻。 當(dāng)前空氣源熱泵熱暑期的市場最主要的問題仍然還是產(chǎn)品知名度問題，經(jīng)過調(diào)查，很多人都不知道空氣源熱泵熱水器的優(yōu)勢，從國際上來看，空氣源熱泵熱水器已經(jīng)提前，一個很成熟的技術(shù)水準(zhǔn)了，但是在國內(nèi)，空氣源熱泵熱水器依然處于起步階段，仍有很多的路要走，因此，需要各大廠商本著對該行業(yè)的理解和負責(zé)，為這個綠色產(chǎn)業(yè)的更進一步做出努力，給與更多空氣源熱泵熱水器以更多的發(fā)展空間，同時給予支持和原陽，我們也應(yīng)該呼吁政府和相關(guān)部門能夠支持和發(fā)揚空氣源熱泵熱水器綠色的精神，讓空氣 源熱泵熱水器產(chǎn)業(yè)在合適健康的道路上長此發(fā)展下去。 其工作流程是這樣的：壓縮機將回流的冷媒進行壓縮，此時的冷媒是處于低壓狀態(tài)的，然后壓縮成高溫高壓的氣體排除，高溫高壓的冷媒氣體可以流經(jīng)銅管，便于傳熱，熱量便會由銅管傳遞到水箱內(nèi)，冷卻后的冷媒最終會被壓力的一直作用變成液態(tài)，經(jīng)過熱力膨脹閥后進入到了蒸發(fā)器，由于蒸發(fā)器的壓力由于冷媒液體體變成氣體體而突然降低，因此也太大額冷漠在此迅速蒸發(fā)放 出大量的熱量，與此同時，在外界風(fēng)機的作用下，大量的空氣會被風(fēng)機吹過蒸發(fā)器表面進行強制對流，空氣中的能量被蒸發(fā)器吸收，空氣溫度迅速降低，變成溫度很低的氣體被排進廚房，然后冷媒由于吸收了一定能量回流到壓縮機，進入到下一個循環(huán)。目前多選用的制冷劑有水、氟利昂、氨等等。；標(biāo)準(zhǔn)沸點在 46℃ 以上的稱為中溫制冷劑，冷凝壓力 Pk 20Kg/cm2（絕對）， 60℃ T0 0℃ 。水—ODP=0和 GWP1,用于冷凝溫度較低的水冷冷水機組以及冰蓄冷機組。如果使用專門為 R407C設(shè)計的蒸發(fā)器， COP就會比 R22系統(tǒng)明顯提高 20%，這是預(yù)料之外的，水加熱功率也會隨之提高 3%。大部分 15KW 以下的小容量制冷壓縮機大多采用全封閉式壓縮機。 二 渦旋式壓縮機 渦旋式壓縮機是一中新型的壓縮機，它也是家用空調(diào)壓縮機結(jié)構(gòu)型式之一。 （ 2）連桿式壓縮機 連桿式壓縮機也屬往復(fù)活塞式 ,是制冷設(shè)備中采用時間較早的一種。空氣冷卻式冷凝器根據(jù)空氣的流動情況還可分為自然對流冷卻和強制對流冷卻兩種 。缺點是：需水量很大，對缺水地區(qū)有限制性，冷卻水流動阻力大， （ 3）套管式冷凝器由數(shù)根大小不同的管子組成。根據(jù)供液方式的不同，有滿液式、干式、循環(huán)式、和噴淋式等。用來作為比較制冷機型能參考狀態(tài)的工況一般應(yīng)包括制冷機的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、過冷溫度、過熱溫度、吸氣過熱溫度等。 循環(huán)熱力計算 循環(huán)的 ph 圖如圖所示： 圖 43 系統(tǒng)循環(huán) ph 0 點表示飽和蒸汽， 1 點表示過熱蒸氣 ,1—2 表示制冷劑在壓縮機中的等熵壓縮過程， 2—3—4 表示制冷劑在冷凝器中的冷卻和冷凝過程， 4—5 表示節(jié)流過程，制冷劑在節(jié)流中壓力和濕度都降低，但焓值保持不變，且進入兩相區(qū)。循環(huán)式蒸發(fā)器的應(yīng)用范圍挺廣闊的，可以用于大型的液泵供液，也可以用于中立供液冷庫系統(tǒng)甚至用于低溫環(huán)境實驗裝置。 綜上所述，由于裝置具有多種優(yōu)勢：構(gòu)造簡單，溫度低，安排緊湊，傳熱系數(shù)小，制作方便等等并且套片管式強制空氣對流冷卻時冷凝器結(jié)構(gòu)簡單，容易制作，傳熱特性好等優(yōu)點，故選用套管式冷凝器 220L 空氣源熱泵熱水器設(shè)計 蒸發(fā)器 蒸發(fā)器概述 蒸發(fā)器是制冷系統(tǒng)中一個主要的換熱 部件，其作用主要是把制冷劑蒸發(fā)，此過程在蒸發(fā)器內(nèi)進行，制冷劑被節(jié)流后蒸發(fā)，這部分制冷劑處于蒸汽狀態(tài)。立式殼管式冷凝器占地面積小，可 以漏