【正文】 熱和安裝不便的缺點(diǎn)。空氣源熱泵與目前常用的電熱水器不同，它不是用 電熱管在水中直接加熱，而是通過(guò)熱泵集熱器從自然空氣中收集熱源，傳熱工質(zhì)吸熱自然汽化，經(jīng)壓縮后形成高溫高壓氣體，再通過(guò)冷凝盤管“搬運(yùn)”到水中釋放熱量。 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。從長(zhǎng)江三角洲的“電 荒”到涉及東北、華東、華南、西南等地區(qū)的“煤荒”與“缺油”，傳統(tǒng)能源緊缺的“紅燈籠”掛遍中國(guó)大地。 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。與水箱配套使用，充分利用夜間優(yōu)惠電價(jià)時(shí)段來(lái)加熱，預(yù)先儲(chǔ)存大量的熱水。 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。與傳統(tǒng)的熱水鍋爐相比，沒(méi)有相應(yīng)的燃料供應(yīng)和煙氣排放系統(tǒng)，系統(tǒng)安全、衛(wèi)生、清潔，沒(méi)有燃料泄露、火災(zāi)、爆炸等安全隱患。 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。壓縮機(jī)、熱交換器和主要零部件均選用名牌優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，運(yùn)行可靠，使用壽命長(zhǎng)。設(shè)備緊湊，操作、維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)需人工管理費(fèi)用。 經(jīng)濟(jì)耐用由于效率高，運(yùn)行費(fèi)用低，是電鍋爐的 1/3～ 1/4還少，而且可以大大降低供電負(fù)荷，節(jié)約電力增容費(fèi)。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?？諝饽軣岜脽崴鳎諝庠礋岜脽崴鳎┮驳玫搅斯俜降膽?yīng)用。 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。 空氣能熱泵熱水器（空氣源熱泵熱水器）中的冷媒（ R2 R417A 等）把空氣中的低溫?zé)崮芪者M(jìn)來(lái)，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮?，加熱水溫? 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。 前國(guó)際熱能署專門成立國(guó)際熱泵中心，設(shè)立熱泵推廣工程（ Heat Pump Programme），向世界上各國(guó)推廣協(xié)調(diào)熱泵技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。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。 圖 121 第二節(jié) 空氣 源熱泵的發(fā)展 空氣源熱泵的歷史 1824 年法國(guó)科學(xué)家 卡諾 (Sadi karnot)發(fā)表卡諾循環(huán)理論 ,成為熱泵技術(shù)的起源 1850 年 英國(guó)科學(xué)家 開爾文 （ )提出將逆卡諾循環(huán)用于加熱的熱泵設(shè)想 熱泵的理論起源于十九世紀(jì)早期法國(guó)科學(xué)家薩迪 .卡諾 (Sadi karnot)，卡諾在 1824 年首次以論文提出 “卡諾循環(huán) ”理論， 30 年后，英國(guó)科學(xué)家開爾文（ )于 1850 年初提出 :冷凍裝置可以用于加熱，之后許多科學(xué)家和工程 師對(duì)熱泵進(jìn)行了大量研究，研究持續(xù) 80 年之久。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?？諝庠礋岜孟到y(tǒng)通過(guò)自然能 (空氣蓄熱 )獲取低溫?zé)嵩矗?jīng)系統(tǒng)高效集熱整合后成為高溫?zé)嵩?，用?lái)取(供 )暖或供應(yīng)熱水，整個(gè)系統(tǒng)集熱效率甚高。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)。因此，它不是熱能的轉(zhuǎn)換設(shè)備，而是熱能的搬運(yùn)設(shè)備，它不受熱能轉(zhuǎn)換效率（極限為 100%）的制約 熱泵在工作時(shí)，它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，通過(guò)傳熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)提高溫度進(jìn)行利用，而整個(gè)熱泵裝置所消耗的功僅為輸出功中的一小部分，因此 ，采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量高品位能源。 例如燃?xì)鉄崴?，通過(guò)燃?xì)庠谘鯕庾饔孟氯紵瑫?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。 壓縮機(jī)每消耗 1份電能就能使工質(zhì)運(yùn)送 2～ 6份熱能（根據(jù)環(huán)境溫度不同而定）。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 ” 。而 “熱泵 ”是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位 熱能 ，經(jīng)過(guò)電力做功，提供可被人們所用的高品位熱能的裝置。 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)。夏季它可以代替普通空調(diào)向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。 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)。因此， 空氣源 熱泵技術(shù)在我國(guó)有著廣闊的應(yīng)用前景。 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)。 近年來(lái)隨著資源和環(huán)境的問(wèn)題日益嚴(yán)重，在滿足人們健康 、舒適要求的前提下，合理利用自然資源，保護(hù)環(huán)境，減少常規(guī)能源消耗，已成為暖通空調(diào)行業(yè)需要面對(duì)的一個(gè)重要問(wèn)題 。 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 能的利用不像對(duì)地球上所蘊(yùn)藏的常規(guī)能源那樣，可能會(huì)在幾百年后就完全枯竭。 空氣源 能量巨大，是取之不盡。因此，大力開拓新能源與可再生能源的實(shí)際應(yīng)用成為我國(guó)解決能源緊張和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要戰(zhàn)略任務(wù)。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。文章最后還通過(guò)列舉實(shí)例，用圖紙說(shuō)明來(lái)具體設(shè)計(jì)一個(gè)空氣源熱泵的步驟，讓讀者一目了然。通過(guò)這一章可以的了解到熱泵的組成、性質(zhì)、特點(diǎn)等。從中可以了解到什么是熱泵熱水器？什么又是空氣源熱泵熱水器以及空氣源熱泵技術(shù)前景等等。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。首先是從空氣源熱泵的概述、起源、發(fā)展歷程等進(jìn)行了介紹。 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。 最后對(duì)空氣源熱泵的系統(tǒng)計(jì)算、工質(zhì)性能的分析，從環(huán)保節(jié)能經(jīng)濟(jì)性等方面入手說(shuō)明空氣源的相對(duì)于其他熱泵的優(yōu)勢(shì)。 關(guān)鍵詞 空氣源 熱泵 設(shè)計(jì) 節(jié)能 環(huán)保 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) 3 前 言 能源是人類社會(huì)求生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，中國(guó)作為一個(gè)能源消耗大國(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%。從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)看，我國(guó)是世界上最大的煤炭消費(fèi)國(guó)，煤炭消費(fèi)約占總能量的 67%，這是導(dǎo)致環(huán)境嚴(yán)重污染、生態(tài)逐年惡化的根本原因 之一。 空氣源 能是新能源與可再生能源的重要組成部分。用之不竭的能源。 空氣源 能分布廣闊，獲取方便。 空氣源 能的利用具有巨大的市場(chǎng)前景，不僅帶來(lái)很好的社會(huì)效益、環(huán)境效益，而且還有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。為了使空調(diào)行業(yè)走可持續(xù)發(fā)展的道路，有必要對(duì)其技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。作為一種有效地節(jié)能綠色產(chǎn)品， 空氣源 熱泵將在我國(guó)建筑空調(diào)系統(tǒng)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。它的應(yīng)用將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱 ,向建筑物供暖 。同時(shí) ,它還可供應(yīng)生活用水，可謂一舉三得，是一種有效地利用能源的方式。人們所熟悉的 “泵 ”是一種可以提高位能的機(jī)械設(shè)備，比如 水泵 主要是將水從低位抽到高位。 我們都有一個(gè)常識(shí)：水不可能自發(fā)的從低位流向高位，要將低位的水輸送到高處去，必須用一臺(tái)水泵（消耗電能作為補(bǔ)償），才能將低位的水送到高處。因此同益風(fēng)冷熱泵型熱水機(jī)組的工作原理是通過(guò)輸入小部分電力，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行，整個(gè)熱泵系統(tǒng)投入動(dòng)作，通過(guò)蒸發(fā)器不斷從低溫環(huán)境中吸收熱量，通過(guò)冷凝器將系統(tǒng)吸收的熱量和消耗的電能傳遞到高溫環(huán)境中，原理如下所示。傳統(tǒng)的使用電力、燃油、燃?xì)獾鹊臒崴鲗?shí)質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它們把電能、燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能。而熱泵所消耗的電能只是供應(yīng)機(jī)械（壓縮機(jī)、電機(jī)等）系統(tǒng)做功搬運(yùn)熱能—— 把熱能從低品位（低溫）熱源中運(yùn)送到高品位（高溫）熱源中。 在運(yùn)行中， 蒸發(fā)器 從周圍環(huán)境中吸取熱量以蒸發(fā)傳熱工質(zhì)，工質(zhì)蒸汽經(jīng) 壓縮機(jī) 壓縮后溫度和壓力上升，高溫蒸氣通過(guò)冷凝器冷凝成液體時(shí)，釋放出的熱量傳遞給了儲(chǔ) 水箱 中的水。 空氣源熱泵 空氣源熱泵技術(shù)是基于逆卡諾循環(huán)原理建立起來(lái)的一種節(jié)能、環(huán)保制熱技術(shù)。 空氣源熱泵的原理實(shí)際和空調(diào)差不多，是一種新型的熱水器，主要由幾大部分組成：蒸發(fā)器，壓縮機(jī)，冷凝器，儲(chǔ)液罐，膨脹閥等等，整套設(shè)備中 貫穿著一種物質(zhì)，冷媒，現(xiàn)實(shí)中最常見(jiàn)的就是氟利昂，工作原理就是冷媒在蒸發(fā)器中與空氣進(jìn)行熱交換，吸收空氣的熱量，（為什么會(huì)吸收空氣的熱量，是因?yàn)檫@種物質(zhì)的沸點(diǎn)很低，一般是零下 40 幾度。首先空氣源是因?yàn)槲覀兡芰康拇罅康膩?lái)源是空氣，其次為什么中間還要加個(gè)熱泵，是因?yàn)樵谖覀兊睦斫庵?，泵本?lái)是提高水的位能惡的南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 5 一種設(shè)備，即把水從地處抽到高出的一種設(shè)備，同理這種設(shè)別是將熱量從低的地方帶到高的地方的設(shè)備，所以就叫空氣源熱泵，最后因?yàn)檫@是一種熱水的設(shè)備，所以叫熱水器，所以全名就叫空氣源熱泵熱水器。 1912 年 瑞士 的蘇黎世成功安裝一套以河水作為低位熱源的熱泵設(shè)備用于供暖，這是早期的水源熱泵系統(tǒng)，也是世界上第一套熱泵系統(tǒng)。 21 世紀(jì)，隨著 “ 能源危機(jī) ”出現(xiàn)，燃油價(jià)格忽升，經(jīng)過(guò)改進(jìn)發(fā)展成熟的熱泵以其高效回收低溫環(huán)境熱能，節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，重新登上歷史舞臺(tái)，成為當(dāng)前最有價(jià)值的新能源科技。 美、 加、 瑞典 、德、日、韓等國(guó)政府均發(fā)出專門官方指引，促進(jìn)熱泵技術(shù)的社會(huì)應(yīng)用。三種熱泵中，空氣源熱泵受到的條件限制最小 。這種熱水器（空南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設(shè)計(jì) 6