【正文】 傳熱學(xué)第三版，北京高等教育出版社， [14]李新國?？照{(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) 。我國可持續(xù)發(fā)展中的能源問題 , 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 ),20xx,8 [8]趙榮義。地源熱泵過程技術(shù)指南北京中國建筑工業(yè)出版社， 1996， 2 [6]陳光明，陳國邦主編。熱泵原理與應(yīng)用北京中國建筑工業(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。 32 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 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)用太陽能發(fā)電來實(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) 提高了太陽能的利用效率 , 改善了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在未來的日子里，中國面臨著巨大的能源和環(huán)保壓力，中國的經(jīng)濟(jì)要保持較高速度的增長，同時(shí)又必須考慮環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展問題，因此要求調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，提高能源利用效率。 太陽能冷暖空調(diào)采用太陽能發(fā)電技術(shù)來實(shí)現(xiàn)空調(diào)的電能供應(yīng) , 目前太陽能發(fā)電的基本技術(shù)已經(jīng)比較成熟 , 太陽能發(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時(shí)間運(yùn)行空調(diào)不無關(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題、環(huán)保問題 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)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 30 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)過國家權(quán)威部門的檢驗(yàn)。 圖 33 管路的清洗管網(wǎng) 旋流除砂器 的選擇 為了解決 水源熱泵機(jī)組中積砂問題，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) 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。幾年來通過對(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。 （ 9） 環(huán)保 供熱時(shí)沒有燃燒過程，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)崃康钠胶狻Ｒ绕胀照{(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，延長壽命。 （ 2） 無環(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℃ 性能參數(shù)為 1 圖 30 制冷、制熱性能曲線 27 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?zé)豳Y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熱蒸汽 ,進(jìn)入冷凝器 。一 臺(tái)最簡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盏臒崃考皦嚎s后增加的熱焙排放到高溫?zé)嵩?。如圖 26所示， 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 。 A C 22 0V1234D?+C7+C1+C2C9C8C6C5C4C3GNDGNDV in1GND2V ou t3780518V18V5VGND 220uF470uFV in1GND2V ou t37912V in1GND2V ou t378121A78121 2A7 4 LS 1 41 27 4 LS 1 4U2P 5 2 1 4 / 412V12V1K 1K 23 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。 12V1 2A7 4 L S1 41 2A7 4 L S1 4U1P 5 2 1 4 / 4R41KQ19013Q212R11KR2R3100R5500R6Q1+ 30uF1J1J1 _ 112V電機(jī)R12K1K 22 圖 22 20mA電流環(huán)接口發(fā)送端 與接收端 的原理圖 電路 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 。 21 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。控制器 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。 混合系統(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