【正文】 氣源熱泵熱水器）具有高效節(jié)能的特點，其節(jié)能效果是電熱水器的 4倍，是燃氣熱水器的 3 倍，是太陽能熱水器的約 2 倍。空氣源熱泵熱水器（空氣源熱泵熱水器）加熱時間短，水電 完全分離，無觸電危險；無廢煙、廢氣排出，因而無中毒危險；同時也克服了太陽能熱水器陰雨天不能工作、電熱水器出現漏電、燃氣熱水器出現煤氣泄露的缺點。 高效節(jié)能由工作原理可知，熱泵機組能從周圍空氣獲取大量的免費熱量，一般情況下，每消耗 1度電大約能產生 3～ 4 度電以上的熱量。運行費用是普通電熱水器的 1/4，燃氣熱水器的 1/3，燃油熱水器的 1/，太陽能熱水器的 1/。跟燃氣燃油鍋爐比較，無需相應的燃料供應系統(tǒng)，因此無需燃料輸送費用和管理費用。機組安裝在室外，比如裙樓或頂層屋面、敞開的陽臺等處，無需設立專門的設備房，不占用有效的建筑面積，節(jié)省土建投資。外殼采用鏡面不銹鋼，高雅美觀，經久耐用，不易生銹。熱泵機組設有高低壓異常保護、壓縮機過載保護、風機過熱保護、缺相保護、漏電保護、傳感器故障保護、限溫保護等多種自動安全保護功能。與傳統(tǒng)的活塞壓縮式熱泵機組相比較，同益熱泵采用渦旋式壓縮機，其噪音小，對周圍環(huán)境不會產生不利影響。熱泵機組提供可達 60℃ 以上的熱水，充分滿足衛(wèi)生熱水、泳池恒溫和采暖等各種需求?？啥嗯_機組并聯滿足更大量的熱水需求，另外，在熱水需求量減少的季節(jié)或需要檢修時，可以停用部分機組而不影響其他機組運行。節(jié)能不再只是作為一種宣傳口號被傳播，而是切實地被各地的政府等相關職能部門提上了日程。能源危機的警鐘喚起了人們對能源戰(zhàn)略應用的重新思考，同時也將人們的目光引向了新型能源的開發(fā)及利用。近兩年來，一種更新型的節(jié)能熱水器產品 —— 空氣源熱泵熱水器，在全國市場都吹響了號角。冷凝后工質變成液體經膨脹閥回到終端，周而復始，閉合循環(huán)，從而達到加熱冷水制取生活熱水的目的。由于高安全、高節(jié)能、壽命長、不排放毒氣等諸多優(yōu)點，以及可以有效的解決目前國內有關部門對節(jié)約能源、環(huán)保、安全等各方面較棘手問題，而日益受到社會各方面的廣泛關注 。今年 2月 16 日，旨在限制溫室氣體排放、遏制全球變暖的《京都議定書》生效，大力鼓勵、推廣綠色環(huán)保新能源及其應用產品成為各國必然的選擇。國家建設部《建筑節(jié)能“十五”計劃和 2021年規(guī)劃》提出，到 2021年全國家庭太陽能熱水器普及率要達到 20%30%。 另外據筆者通過一些渠道了解到，以上海為首的一些城市在未來幾年內，內環(huán)以內的熱水鍋爐設備將逐漸被取締，市府職能部門也在大力提倡使用節(jié)能、環(huán)保產品；另外，針對上海民用建筑的結構及分布的特殊性，有關專家建議：將這種“冰箱”式的熱水器納入申城建筑節(jié)能發(fā)展計劃中。 由于熱泵具有較好的節(jié)能效果，《節(jié)能法》的頒布實施促進了熱泵事業(yè)的發(fā)展，減少二氧化碳的排放量和限期停用 CFCS 工質的環(huán)境保護政策。要解決大中城市能源消耗量大、污染嚴重的問題，必須改善能源結構，這就為熱泵的應用創(chuàng)造了條件。 對于房地產開發(fā) 商來說，隨著農村城鎮(zhèn)化建設進一步加速以及緘區(qū)舊城改造的開展，新建住宅幾乎全部安裝了熱水器；同時在八十年代中期、九十年代初期安裝的熱水器均面臨使用期已到須更新的高峰期。新型節(jié)能環(huán)保熱水器在建筑行業(yè)的推廣應用也給他們帶來了新的利潤增長點，增加了樓盤的品質。 在空氣源熱泵制造行業(yè)中，以芬尼克茲節(jié)能設備有限公 司為首的部分企業(yè)，在經過了幾年時間的努力后，從目前市場對熱泵的接受程度及反響來看，無論從經銷商層面還是終端用戶，其認知程度都在大大提高，一些報刊、媒體也在大肆報道空氣能熱泵熱水器在業(yè)內創(chuàng)造的種種神話；并且在過去一段時間，我們在全國市場所做的熱泵工程反映來看，空氣能熱泵熱水器確實是節(jié)能、環(huán)保的熱水產品，在為客戶創(chuàng)造價值的同時，用戶對熱泵的好評度也越來越高。有關專家預測，在今后的十年，中國將有 33％的家庭遷入新居，意味著平均每年有 260 萬個以上的家庭需要熱水器，家用熱水器的市場容量將以兩位數增長。 現在，國內生產熱泵的企業(yè)接近 100家，單純從熱泵的競爭來看，并不是很激烈。 從國際上來看，熱泵熱水器已經是一個很成熟的技術了，但在國內來講熱泵熱水器的確還處于起步階段，猶如初生的嬰兒，因此就需要有更多本著對行業(yè)負責的生產廠家投入其南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設計 8 中，為這一陽光產業(yè)的更進一步發(fā)展做出不懈努力，給予更多的呵護與關愛。 圖 131 第二章 熱泵熱水器系統(tǒng)運行原理 第一節(jié) 蒸 汽壓縮式制冷循環(huán)原理 熱泵熱水機組遵循能量守恒定律和熱力學第 2定律，運用熱泵的原理，只需要消耗一小部分的機械功（電能），將處于低溫 環(huán)境（大氣或地下水等）下的熱量轉移到高溫環(huán)境下的熱水器中，去加熱制取高溫的熱水。同樣，根據熱力學第二定律，熱量也是不能自發(fā)地從低溫環(huán)境向高溫環(huán)境中轉移（傳送），而要實現這個目的，必須要有一臺機器，消耗一部分機械功（例如電能），才能將低溫環(huán)境中的熱量傳送到高溫環(huán)境中去。熱泵的作用是將空氣中或低溫水中的熱量取出，連同本身所用的電能轉變成的熱能，一起送到 高溫環(huán)境中去應用。它由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成。壓縮機不斷地抽吸蒸發(fā)器中產生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力， 然后送往冷凝器，在冷凝壓力下等壓冷卻和冷凝成液體，制冷劑冷卻和冷凝時放出的熱量傳給冷卻介質（通常是水或空氣） 與冷凝壓力相對應的冷凝溫度一定要高于冷卻介質的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設計 9 或其它節(jié)流元件進入蒸發(fā)器。 混合物中的液體在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，從被冷卻物體中吸取它所需要的氣化潛熱。 蒸汽壓縮制冷理論循環(huán) 1. 循環(huán)（是簡化了的實際制冷循環(huán)） 圖 211 圖 212 逆卡諾循環(huán)： 1’－ 3－ 4－ 5’－ 1’ 蒸汽壓縮制冷循環(huán)： 1－ 2－ 3－ 4－ 5－ 1 12（ 壓縮機 ）：等熵壓縮； 234（ 冷凝器 ）：等壓放熱； 45（ 節(jié)流閥 ）：絕熱節(jié)流，等焓； 51（ 蒸發(fā)器 ）：等壓吸熱而制冷。派沃空氣源熱泵熱水器（空氣源熱泵熱水器）加熱時間短，水電完全分離，無觸電危險；無廢煙、廢氣排出，因而無中毒危險；同時也克服了太陽能熱水器陰雨天不能工作、電熱水器出現漏電、燃氣熱水器出現煤氣泄露的缺點。 第二節(jié) 空氣源熱泵熱水器工作原理 南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設計 10 空氣源熱泵熱水器是 繼燃氣熱水器、電熱水器和太陽能熱水器的新一代熱水裝置，是可替代鍋爐的供暖水設備。高熱效率是空氣源熱泵熱水器最大的特點和優(yōu)勢，在能源問題成為世界問題時，這是空氣源熱泵熱水器成為 “第四代熱水器 ”的最重要的法寶之一。 系統(tǒng)組成 空氣源熱泵中央熱水機組一般由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流裝置、過濾器、儲液罐、單向閥、電磁閥、冷凝壓力調節(jié)水閥 、儲水箱等幾部分組成 系統(tǒng)簡圖 圖 222 工作原理 1. 低溫低壓制冷劑經膨脹機構節(jié)流降壓后，進入空氣交換機中蒸發(fā)吸熱，從空氣中吸收大量的熱量 Q1 2. 蒸發(fā)吸熱后的制冷劑以氣態(tài)形式進入壓縮機，被壓縮后，變成高溫高壓的制冷劑（此時制冷劑中所蘊藏的熱量分為兩部分：一部分是從空氣中吸收的熱量 Q1，一部分是輸入壓縮機中的電能在壓縮制冷劑時轉化成的熱量 Q2）； 3. 被壓縮后的高溫高壓制冷劑 進入熱交換器，將其所含熱量（ Q1+Q2）釋放給進入熱換熱器中的冷水，冷水被加熱到 55℃ （最高達 65℃ ）直接進入保溫水箱儲存起來供用戶使用； 4. 放熱后的制冷劑以液態(tài)形式進入膨脹機構，節(jié)流降壓 ......如此不間斷進行循環(huán)。運用現代計算機仿真技術結合設計風道系統(tǒng)，有效減少高頻噪音。 高效節(jié)能的制熱系統(tǒng) 空氣能熱泵是以空氣做為能源來源的，受環(huán)境影響很小。 低溫 運行 能在惡劣天氣下使用，機組具有智能化霜功能，但是一般適用于最低溫度在 20℃以上的地區(qū) 全方位保護 機組有全方位的保護系統(tǒng)、各種參數查詢、故障查詢、系統(tǒng)參數查詢等功能，動行安全可靠、方便，真正做到無需人員值守，節(jié)省開支。同時 COP 至少為 3 以上，比電熱水器節(jié)省 2/3 甚至 3/4 電費，比燃氣熱水器及太陽能熱水器年輔助加熱節(jié)省 1/2甚至 2/3 費用。同時空氣源熱泵抽取空 氣中的熱量制熱后，排出的是冷風，有利于改善環(huán)境溫度，降低溫室效應。而日本等一些國家已率先采用 CO2 作為熱媒（冷媒），不對臭氧層造成破壞（ 所以在安裝時，銅管務必要連接緊密，防止 R22 漏出。另外，以上所述的 R2 R417A、R410A、 CO2 皆對人體不造成傷害的，即使有漏出，整套熱水設備都是安全的。 第三節(jié) 空氣源熱泵的設計 這一節(jié)主要通過對 熱泵負荷與容量的確定 、 機組類型與臺數的確定 、 熱泵的位置 、 水泵的選擇與布置 、 熱泵熱泵系統(tǒng)末端設備的選擇 、 熱泵熱泵水系統(tǒng) 、 空氣源熱泵空調系統(tǒng)節(jié)能措施 等方面進行了詳細的介紹 。在輔助熱源使用后，應注意防止冷凝溫度和蒸發(fā)溫度超出機組的使用范圍 等等。在有集中供熱的地區(qū)，就不宜采用。 熱泵 冷（熱）負荷指為將室內的空氣參數維持南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設計 12 在設計參數狀態(tài)，單位時間內需向建筑提供的冷（熱）量。在室內 外設計計算參數條件下的 熱泵 冷（熱）負荷為建筑物之 熱泵 設計計算冷（熱）負荷。 在 熱泵 系統(tǒng)設計過程中， 熱泵 負荷計算是第一步， 熱泵 負荷的計算應包括 熱泵 設計計算負荷的確定和各時段負荷的分析。在以空氣源熱泵型冷熱水機組為冷源的 熱泵 系統(tǒng)設計中熱泵機組的容量既要考慮到大樓各部分的同時使 用系數，還應考慮到熱泵的實際制冷量、實際供熱量會因設備間距限制等原因造成通風不暢，部分氣流短路 (這部分的出力損失約占 5％左右 )而受到影響，和室外換熱器因 表 面積灰、換熱器表面結垢、設備衰減等因素的影響，故所選擇的熱泵機組尚應考慮安全系數。β2 式中， Q—— 熱泵機組在設計工況下的制冷（供熱）量 KW QD—— 設計計算負荷， KW β1 —— 同時使用系數，由具體工程定，一般為 ~ β2 —— 安全系數，一般取 ~。各不同供應商的熱泵機組的額定制冷量，額定供熱量的參數不盡相同，與各地區(qū) 熱泵 室外設計參數不一定一致。而冬季制熱熱泵的額定工況條件為室外空氣溫度 7~8℃ ，進出水水溫為 5055℃ 。南京氣候特征為冬冷夏熱。在熱泵機組選擇時，應查看熱泵機組對應于當地設計計算氣象參數條件的真實出力。反之，如果制冷量滿足設計計算冷負荷要求，而供熱量大于所需熱量，則可考慮部分選用風冷型冷水機組，部分選用熱泵機組，以減少投資。 2． 3． 2 機組類型與臺數的確定 熱泵型冷熱水機組根據壓縮機的不同可分為渦旋式熱泵機組、往復式熱泵機組和 螺 桿式熱泵機組，按機組結構大小、組合規(guī)模不同，熱泵機組可分為整體式熱泵機組和模塊式熱泵機組。每單元的額定制冷量為 55KW左右。模塊式熱泵機組的主要優(yōu)點是噪音低、振動小，由于系統(tǒng)總的制冷回路多，冬季化霜時對系統(tǒng)水溫影響小。如工程較大，模塊式熱泵機組會由于制冷單元數量較多，南京化工職業(yè)技術學院畢業(yè)論文 空氣源熱泵熱水器設計 13 而存在故障點多、 維護 量大的可能，額定工況下的效率也略低于整體機組。綜上所述，對較小系統(tǒng)，或對尺寸、重量吊裝等有特殊要求的場合，模塊式熱泵有其優(yōu)越性。一般一組不宜超過 6個單元。一般一個 熱泵 系統(tǒng)的熱泵臺數不宜低于23臺，每個 熱泵 系統(tǒng)的配置的熱泵機組的總的制冷回路數不宜少于 46個。致于往復式熱泵機組與螺桿式熱泵機組，從理論上講，螺桿式熱泵運動 部件少，維護量少，效率也高，噪音也低。另外，對于熱泵機組熱阻主要在室外換熱器側，熱泵的效率還受兩器面積等因素的影響，故從工程角度，螺桿式熱泵與活塞型熱泵在效率上的差異有限。關于制冷劑問題，有條件時盡可能選用對環(huán)境影響小的制冷機，如 R134a、 R407C等，其中應優(yōu)選 R407C其次是 R134a，從冷劑價格考慮，目前最便宜的是 R22?？紤]到吊裝及日后更換等原因，熱泵被較多的置于裙樓頂。有必要時可加隔音屏障，或在主樓靠熱泵側避免開門，做雙層窗或高質量中空玻璃取代普通單層玻璃窗。選用上排風熱泵時應安裝導流風管，改成側排風。加接排風管時，對風機應作相應調整，避免因阻力的增加而減少通風量。但應注意，熱泵不能臨近住宅 或其他對噪音要求較高的房間布置，不得緊貼住宅（客房）上面或下面布置熱泵及水泵。熱泵靠女兒墻及主樓的距離大于 3m，熱泵間間距不宜小于 3m，有條件時距離應加大。 2． 3． 4 水泵的選擇與布置 水泵的數量宜與熱泵的臺數相對應。熱泵數量較多時，水泵可貼臨熱泵布置，水泵應具有防水性能并加擋雨吸音罩，熱泵數量較少時，水泵宜集中布置于室內。如果水泵采用先水泵組并聯