【正文】 傳熱學(xué)第三版，北京高等教育出版社，[14]李新國(guó)。空調(diào)用熱泵技術(shù)及應(yīng)用北京機(jī)械工業(yè)出版社，1996[12]馬最良,楊自強(qiáng)。我國(guó)可持續(xù)發(fā)展中的能源問(wèn)題, 電力需求管理, [10]殷平。住宅用冷暖地板空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[Ｊ ].重慶大學(xué)學(xué) 報(bào)(自然科學(xué)版),2022,8[8]趙榮義。地源熱泵過(guò)程技術(shù)指南北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1996，2[6]陳光明，陳國(guó)邦主編。 熱泵原理與應(yīng)用北京中國(guó)建筑工業(yè)出版社，[4] 王勇，付祥釗。[2]付祥釗。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò) 程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力， 樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有重要的影響。致謝在此要感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我的悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。6 結(jié)束語(yǔ) 本設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了環(huán)保、節(jié)能的特點(diǎn),是空調(diào)制造行業(yè)的歷史性的突破,運(yùn)用太陽(yáng)能發(fā)電來(lái)實(shí)現(xiàn)空調(diào)的電能供應(yīng),設(shè)計(jì)出了一種聯(lián)合系統(tǒng), 該系統(tǒng)提高了太陽(yáng)能的利用效率, 改善了系 統(tǒng)的穩(wěn)定性。在未來(lái)的日子里，中國(guó)面臨著巨大的能源和環(huán)保壓力，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)要保持較高速度的增長(zhǎng)，同 時(shí)又必須考慮環(huán) 保和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題，因此要求調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提高33能源利用效率。太陽(yáng)能冷暖空調(diào)采用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)空調(diào)的電能供應(yīng), 目前太陽(yáng)能發(fā)電的基本技術(shù)已經(jīng)比較成熟, 太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)也已初步形成。市 場(chǎng)需求激增拉動(dòng)了空調(diào)生產(chǎn)的發(fā)展節(jié)能健康成為消費(fèi)熱點(diǎn)。今年夏天,因電力嚴(yán)重不足而造成外灘的照明工程一度中斷，這與夏季炎熱人們長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行空調(diào)不無(wú)關(guān)系。隨著空 調(diào)設(shè)備使用的日益廣泛，一直困擾人們的能源問(wèn)題、環(huán)保問(wèn)題顯得更為突出。步入 21 世紀(jì)，人們對(duì)生活品質(zhì)要求不斷提高，住宅面積不斷擴(kuò)大，家用空 調(diào)器也向著大功率、舒適、節(jié)能、甚至美 觀豪華的趨勢(shì)發(fā) 展，普通空調(diào)已經(jīng)不能更充分、更完全地滿足市場(chǎng)需要了。從投入成本、運(yùn)營(yíng)成本、管理難易度、安全性、經(jīng)濟(jì)性等方面講，熱泵技術(shù)無(wú)疑是最先進(jìn)的。113 個(gè)城市將不再允許使用燃煤鍋爐。這樣對(duì)于制冷劑管道而言保溫厚度達(dá)到了 30mm，然后再 進(jìn)行測(cè)試，分析 測(cè)試數(shù)據(jù)，該熱量不平衡問(wèn)題解決，實(shí)驗(yàn)效果理想。計(jì)算管道的臨界絕緣直徑后知道，為減少熱損失加強(qiáng)保溫效果還應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行保溫，加大保溫層厚度。如圖34所示，圖 34 防垢器示意圖管道保溫應(yīng)注意的問(wèn)題在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中對(duì)于熱泵機(jī)組的制冷劑管道需采用保溫處理，但是在使用橡塑海綿絕熱保溫材料進(jìn)行保溫處理后，運(yùn)行機(jī)組系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試隨后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)熱損失依舊很大，表現(xiàn)為冷凝器側(cè)水循環(huán)系統(tǒng)換熱量與蒸發(fā)器側(cè)32水循環(huán)系統(tǒng)換熱量和壓縮機(jī)功率之和相比較，兩者換熱量不平衡。應(yīng)采用的工程防垢器除垢采用納米晶體中的有效成分以絡(luò)合、螯合的形式穩(wěn)定住水中以及水垢中的鈣、鎂離子，有效防垢并且除垢；納米晶體作用于金屬表面，形成一層動(dòng)態(tài)保護(hù)膜，有效防腐并 對(duì)鐵銹有一定的分散去除作用；安裝簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便。由于管道內(nèi)結(jié)的水垢阻擋，使水流不暢。由于探頭被水垢包裹， 難以檢測(cè)到水溫和水位的信號(hào)，易造成誤操作。真空管中由于側(cè)面水垢的阻隔，使水的吸熱量不足，水的溫度難以升高。久而久之，砂粒就會(huì)在地溫主機(jī)中越積越多，降低主機(jī)的效率，甚至報(bào)廢。 經(jīng)過(guò)正規(guī)計(jì)算，材質(zhì)是選用耐磨、耐腐 蝕 、經(jīng)久耐用的低碳鋼，生產(chǎn)出的產(chǎn)品都經(jīng)過(guò)國(guó)家權(quán)威部門的檢驗(yàn)。圖 33 管路的清洗管網(wǎng)圖 32 傳統(tǒng)單回路管網(wǎng)31旋流除砂器的選擇為了解決水源熱泵機(jī)組中積砂問(wèn)題，必須選擇高質(zhì)量的旋流除砂器，現(xiàn)在有些施工單位為了降低工程造價(jià)，自己在現(xiàn)場(chǎng)用鋼板加工旋流除砂器，雖然這樣加工的旋流除砂器可以在工程上使用，但嚴(yán)格來(lái)講， 這 是不符合要求的。特別是機(jī)房設(shè)在地下室的情況，排污泵的流 量往往只有幾噸/小時(shí)，而深井泵的出水量少的也有幾十噸甚至一、二百噸/小 時(shí)。② 不清潔的水流回水井容易造成地下水污染。現(xiàn)在常見地溫的空調(diào)設(shè)計(jì)人員的一般思路是水井抽清以后，開始往管網(wǎng)中注水，然后水從旋流除砂器排出，沖洗干凈以后，關(guān)閉除砂器的排污管，開始向主機(jī)中注水。排污管的設(shè)計(jì)圖 31 雙回路管網(wǎng)30水井管網(wǎng)中一定要設(shè)計(jì)排污管，現(xiàn)在常見的施工圖設(shè)計(jì)中一般都考慮了出水管設(shè)排污管，如圖 32，這樣有利于水井管網(wǎng)安裝后的洗井，將新打成的水井 連續(xù)抽洗，一般是日夜不停兩三天左右，另外是每年夏冬兩季開機(jī)的時(shí)候也要洗井，一般是一兩天可以把水井抽清，井水抽清以后使用，即可延長(zhǎng)主機(jī)、水 泵等設(shè)備的使用壽命，又可以避免污 染地下水源。幾年來(lái)通過(guò)對(duì) 地溫空調(diào)工程運(yùn)行情況的回訪和調(diào)查，有這樣兩個(gè)問(wèn)題 普遍存在：首先是回灌井的回灌效果不好，回灌水從井中溢出；其次就是水源熱泵機(jī)組中積砂，影響水源熱泵機(jī)組的制冷制熱效果。地溫空調(diào)由末端（室內(nèi)空氣處理等）系統(tǒng)、地溫空調(diào)主機(jī)（又稱水源熱泵）及其附屬設(shè)備、水井三部分組 成。 地溫中央空調(diào)具有環(huán)保、潔凈、 節(jié)能經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)：同時(shí)省去了鍋爐房、冷卻塔，避免了向空氣中排放任何煙塵及有害物質(zhì)，消滅了冷卻塔的運(yùn)行噪聲，同時(shí)節(jié)省了鍋爐房、冷卻塔及煤渣所占用的寶貴面積。29（9）環(huán)保 供 熱時(shí)沒有燃燒過(guò)程，避免了排煙污染，供冷時(shí)省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染。 （7）可再生 土壤有較好的蓄熱性能，冬季通 過(guò)熱泵將大地淺層的低位熱能提高對(duì)建筑供暖，同時(shí)蓄存冷量，以備夏用；夏季通過(guò)熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對(duì)建筑進(jìn)行降溫，同時(shí)蓄存熱量，以 備冬用，保證大地?zé)崃康钠胶?。?比 普 通 空 調(diào) 高 35 年 使 用 壽 命 。 （4）維 護(hù) 費(fèi) 用 低 源 熱 泵 系 統(tǒng) 運(yùn) 動(dòng) 部 件 要 比 常 規(guī) 系 統(tǒng) 少 ，因 而 減 少 維 護(hù) ，系 統(tǒng)安 裝 在 室 內(nèi) ，不 暴 露 在 風(fēng) 雨 中 ，也 可 免 遭 損 壞 ，更 加 可 靠 ，延 長(zhǎng) 壽 命 。 （2）無(wú) 環(huán) 境 污 染 源 熱 泵 的 污 染 物 排 放 ，與 空 氣 源 熱 泵 相 比 ，相 當(dāng) 于 減 少40％ 以 上 ，與 電 供 暖 相 比 ，相 當(dāng) 于 減 少 70％ 以 上 ，真 正 的 實(shí) 現(xiàn) 了 節(jié) 能 減 排 。②對(duì)于制熱工況曲線1:熱水出水溫度45℃曲線2:熱水出水溫度50℃曲線3:熱水出水溫度55℃注:制熱工況以井水或其他水源為吸熱源,熱水溫度 為45 ℃,井水溫度為15℃性28能參數(shù)為1圖30 制冷、制 熱性能曲線 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)（1）高 效 節(jié) 能 ，穩(wěn) 定 可 靠 或 地 表 淺 層 地 熱 資 源 的 溫 度 一 年 四 季 相 對(duì) 穩(wěn) 定 ，土壤 與 空 氣 溫 差 一 般 為 17 度 ，冬 季 比 環(huán) 境 空 氣 溫 度 高 ，夏 季 比 環(huán) 境 空 氣 溫 度低 ，是 很 好 的 熱 泵 熱 源 和 空 調(diào) 冷 源 ，這 種 溫 度 特 性 使 得 地 源 熱 泵 比 傳 統(tǒng) 空 調(diào)系 統(tǒng) 運(yùn) 行 效 率 要 高 40%～ 60%，因 此 要 節(jié) 能 和 節(jié) 省 運(yùn) 行 費(fèi) 用 40％ － 50％ 左右 。曲線2:冷水出水溫度10 ℃。制冷劑再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓的過(guò)熱蒸汽,進(jìn)入冷凝器。一臺(tái)最簡(jiǎn)單的蒸氣壓縮式熱泵是由壓縮機(jī)、散熱盤管（冷凝器）、節(jié)流閥、吸 熱盤管（蒸發(fā)器）組成。蒸發(fā)器可分為冷卻空氣的蒸發(fā)器和卻液體( 比如水等 )的蒸發(fā)器。蒸發(fā)器:作用是制冷機(jī)中的冷量輸出設(shè)備。冷凝器:冷凝器的作用是將制冷劑從低溫?zé)嵩次盏?熱量及壓縮后增加的熱焙排放到高溫?zé)嵩础Ｈ鐖D26所示，信信信信信信信信信 信信信26hp12345PkP0圖26 制冷壓焓圖壓縮機(jī):被稱為蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)的心臟，通常衡量壓縮機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)為: 整機(jī)性能、可靠性、壽命、噪聲。氣體壓縮過(guò)程要消耗能量，由輸入壓縮機(jī)的機(jī)械能或電能提供。如此周而復(fù)始，小斷循 環(huán)。壓縮機(jī)排出的高溫高 壓氣態(tài)制冷劑進(jìn)入冷凝器，被常溫的冷卻水冷卻，凝結(jié) 成高壓液體。在蒸發(fā)器內(nèi)處于低溫低壓的制冷劑液體與被冷卻對(duì)象發(fā)生熱交換，吸收被冷卻對(duì)象的熱量并汽化。而在冬季其仍作為熱泵空調(diào)器實(shí)現(xiàn)供暖的目的，并能夠通過(guò)切換實(shí)現(xiàn)供應(yīng)熱水的目的。ADint : PUSH ACC ；保存累加器MOV A , DACO ；得到A / D 轉(zhuǎn)換結(jié)果MOV ADResult , A ；存入存儲(chǔ)器單元CLR ADCI ；清除A / D 完成標(biāo)志ANL ADCON ，0fh ；清除A / D 通道號(hào)POP ACC ；恢復(fù)累加器RETI 熱泵中央空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行狀況及運(yùn)行曲線將空調(diào)與熱水器及地源有機(jī)的結(jié)合在一起，其在夏季時(shí)通過(guò)室內(nèi)蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)空氣的降溫、降濕的同時(shí)，利用冷凝器中的熱量生產(chǎn)熱水。ADStart : ORL ADCON ， A ；加入新的通道編號(hào)SETB ADCS ；啟動(dòng)A / D 轉(zhuǎn)換ORL PCON ，02h 。作為熱泵控制器的核心部轉(zhuǎn)換時(shí)，A / D 轉(zhuǎn)換完成之前MCU 不應(yīng)被其它中斷喚醒。主單片機(jī)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)溫度的采集和控制、4 路強(qiáng)電控制以及故障信號(hào)的采集。在掉電模式或空閑模式下，使用 A / D 信來(lái)完成。在啟動(dòng)A / D 轉(zhuǎn)換后，必須在2 個(gè)機(jī)器周期內(nèi)激活掉電模式或空閑模式，以獲得最精確的A / D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。為了得到最大的A / D 轉(zhuǎn)換精度，在A / D 轉(zhuǎn)換過(guò)程中，需要把MCU 設(shè)置為掉電模式，以消除大部分片內(nèi)噪聲。Q1+ 30uF1J1J1_112V信信R12K1K23圖22 20mA電流環(huán)接口發(fā)送端與接收端的原理圖系統(tǒng)中控制電路所需要12V和 5V電路如圖23所示，圖23 所需電源 熱泵控制器軟件設(shè)計(jì)熱泵控制器的軟件系統(tǒng)包括主單片機(jī)系統(tǒng)和從單片機(jī)系統(tǒng)。在通信回路發(fā)送端， 發(fā)送電路將 TTL 電平轉(zhuǎn)換成環(huán)路20mA電流信號(hào)，在接收端又將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL 電平信號(hào)。但是這些干擾對(duì)線路中的電流影響卻不大，因此控制器采用20mA 電流環(huán)接口實(shí)現(xiàn)串口通信。當(dāng)單片機(jī)控制端口為低電平時(shí)， 發(fā)光二極管發(fā)光，光耦 導(dǎo)通，繼電器彈簧片接在動(dòng)觸點(diǎn)上，被控制電路處于導(dǎo)通狀態(tài)，也就是給壓縮機(jī)上電， 壓縮機(jī)開始運(yùn)行。為了使控制電路能給繼電器提供足夠的工作電流，在 繼電器和單片機(jī)之間加入了光耦4N25和PNP 型三極管90 12 。圖 21 熱 敏 電 阻 溫 控 器 電 路b. 開關(guān)量控制模塊控制熱泵熱水器主要就是控制壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。當(dāng) 停 機(jī) 工 作 時(shí) 室 內(nèi) 機(jī) 內(nèi) 溫 度 升 到 開 機(jī) 溫 度 時(shí) ，熱 敏 電 阻R1的 阻 值 減 小 ，使 R2的 電 壓 升 高 ，三 極 管 將 飽 和 導(dǎo) 通 ，繼 電 器 J1得 電 吸 合 ，壓 縮 機(jī) 開 機(jī) 工 作 ?？?制 器 的 溫 度熱 敏 電 阻 溫 控 器 ，其 輸 出 信 號(hào) 可 以 直 接 送 入 87LPC767的 ADC管 腳 ，轉(zhuǎn) 換 為數(shù) 字 信 號(hào) 供 控 制 器 做 后 續(xù) 處 理 。從系統(tǒng)由按 鍵模塊、 LED 液晶顯示模塊和串口通信模塊組成。2) 熱泵 控制器硬件 結(jié)構(gòu)該熱泵控制器包含由87LPC767 構(gòu)成的主系統(tǒng)和87LPC762 構(gòu)成的從系統(tǒng)兩大部分。它內(nèi)建了許多周 邊電路，如 電源檢測(cè)、模 擬功能、串口以RT 及RC 振蕩看門狗電路、電源監(jiān)控 電路等。該系列單片機(jī)采用80C51 加速處理器 結(jié)構(gòu)，指令執(zhí)行速度是標(biāo)準(zhǔn)的805lCPU 的2 倍，因而最大程度地減少了電磁輻射和功耗，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。由于這些控制點(diǎn)都是開關(guān)量控制，因此可以采用繼電器控制。這樣可減少地源的容量和尺寸，節(jié)省投資?；旌舷到y(tǒng)：將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類似，只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。分散系統(tǒng) （又稱水環(huán)路熱泵系統(tǒng)）：用中央水泵，采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源，用戶單 獨(dú)使用自己的熱泵機(jī)組調(diào)節(jié)空氣。家用系統(tǒng)：用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng)，多用于小型住宅，別墅等戶 式空調(diào)。在地下熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過(guò)程中，以 3550℃的 熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖。工藝 流程如圖 18 所示，圖 18 地源熱泵工作原理（制冷模式）供 暖 模 式 在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，并通過(guò)水路切換將水流動(dòng)方向切換。通過(guò)冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所需攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)，再通過(guò)冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至土壤里。通過(guò)這樣反復(fù)的循環(huán)工作，從而達(dá)到對(duì)水箱中的水加熱的目的。制冷劑從儲(chǔ)液罐中輸出后，經(jīng)過(guò)濾 器、膨脹閥，進(jìn)入蒸發(fā)器從空氣中吸熱而蒸發(fā)。水循環(huán)回路中，冷水在水泵的作用下，進(jìn)入到冷凝器，在冷凝器中與高溫高 壓氣體進(jìn)行熱交換，制成熱水。具 體 原 理 是 可以分為兩個(gè)工作循環(huán)，即制冷 劑循環(huán)回路和水循環(huán)回路，其工作流程如圖 8 所示。通 常 熱泵 都 是 用 來(lái) 做 為 空 調(diào) 制 冷 或 者 采 暖 用 的 。 地源熱泵工作原理地 源 熱 泵 是 利 用 淺