空气源热泵热水器毕业设计

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1、南京化工职业技术学院毕业论文 空气源封闭式热泵热水器设计目 录摘 要- 2 -前 言- 3 -第一章 空气源热泵热水器概述-5 -第一节 热泵概述-5 -1.1.1简介- 5 -1.1.2工作原理- 5 -第二节 空气源热泵热水器概述- 6 -1.2.1简介- 6 -1.2.2工作原理-6 -第三节 空气源热泵热水器的优缺点及发展状况- 7 -1.3.1优点- 7 -1.3.2缺点-7 -1.3.3国内发展状况- 8 -第二章 空气源热泵热水器系统的工作原理运行过程- 9 -第一节 热泵循环的热力学原理- 9 -2.1.1逆卡诺循环- 9 -2.1.2洛伦兹循环- 9 -第二节 空气源热泵热水

2、器的系统组成及其作用- 10 -2.2.1系统组成- 10 -2.2.2系统组成设备的作用- 10 -第三节 空气源热泵热水器的系统运行过程- 11 -2.3.1空气源热泵热水器的系统具体的运行过程- 11 -第三章 空气源热泵热水器设计计算- 12 -第一节 蒸汽压缩制冷的理论循环- 12 -3.1.1蒸汽压缩式制冷工作过程- 12 -3.1.2压焓图- 13 -第二节 蒸汽压缩式制冷理论循环的热力计算- 15 -3.2.1节流阀- 15 -3.2.2压缩机- 16 -3.2.3蒸发器- 16 -3.2.4冷凝器- 16 -3.2.5制冷系数- 17 -第四章 空气源热泵热水器设计实例- 1

3、8 -第一节 实例介绍- 18 -4.1.1实例概述- 18 -4.1.2技术领域- 18 -4.1.3具体实施方式工作过程- 19 -4.1.4技术改进及综合优点- 19 -第二节 图纸说明- 21 -4.2.1附图说明- 21 -参考文献- 24 -致 谢- 25 -摘 要当今社会我们大量使用煤、石油、天然气等不可再生能源，这些能源的使用在给我们的环境造成严重破坏的同时也造成了严重的能源危机，现在国家出台相关文件，要求大力发展节能减排项目，而空气源热泵热泵就是国家大力支持的一个节能环保技术。本文主要介绍了空气源封闭式热泵热水器的工作原理、特点及其应用。首先是从空气源热泵的工作原理、优缺点、

4、发展状况等进行了介绍。从中可以了解到什么是热泵？什么又是空气源热泵热水器以及空气源热泵技术前景等等。其次是从热泵的运行原理以及蒸汽压缩式制冷循环原理方面更详细地介绍空气源热泵的组成以及设计方法的理论基础。最后以一个实用新型新封闭式空气源热泵热水器的实例作介绍，结合工程图纸对系统进行深入剖析与说明。关键词 空气源 封闭式热泵 设计应用 节能环保前 言能源是人类社会求生存和发展的物质基础，我国拥有丰富而多样的能源资源，但人均能源资源大大低于世界的平均水平，据美国某杂志计算，在2002年中国石油人均储量为2.9吨，仅为世界平均值的11.6。另一方面，中国的能源利用效率很低。随着中国城乡建筑的迅速发展

5、，人们生活水平迅速提高，家用卫生热水的需求量也越来越大。在20世纪80年代中期开始，各种家用热水器应运而生，其中有电热水器、煤气热水器、太阳能热水器等，各种热水器在家庭中的使用正日益普遍，能源浪费也越来越严重。从能源消费结构来看，我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭消费约占总能量的67%，这是导致环境严重污染、生态逐年恶化的根本原因之一。因此，大力开拓新能源与可再生能源的实际应用成为我国解决能源紧张和保护生态环境的重要战略任务。近几年空气源热泵热水机组的出现，在节能、环保、安全方面具有很多的优点，在家用和商用制取生活热水方面，得到了大力的发展和应用。 空气源热泵热水器是继燃气热水器、电热水器和太

6、阳能热水器的新一代热水装置，是可替代锅炉的供暖水设备。空气源热泵热水器是综合电热水器和太阳能热水器优点的安全节能环保型热水器，可一年三百六十五天全天候运转，制造相同的热水量，使用成本只有电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，太阳热水器的1/2。高热效率是空气源热泵热水器最大的特点和优势，在能源问题成为世界问题时，这是空气源热泵热水器成为“第四代热水器”的最重要的法宝之一。由于热泵具有较好的节能效果，节能法的颁布实施促进了热泵事业的发展，减少二氧化碳的排放量和限期停用CFCS工质的环境保护政策。实施民用建筑节能设计标准后，建筑采暖能耗降低，降低了热泵采暖方式的运行费用，增加了热泵与集中供热采暖方

7、式的竞争能力。要解决大中城市能源消耗量大、污染严重的问题，必须改善能源结构，这就为热泵的应用创造了条件。我国节能政策和环境保护政策、巨大的建筑市场、丰富的工业余热资源等因素将会极大地促进空气源热泵热水器市场的发展。对于房地产开发商来说，随着农村城镇化建设进一步加速以及缄区旧城改造的开展，新建住宅几乎全部安装了热水器；同时在八十年代中期、九十年代初期安装的热水器均面临使用期已到须更新的高峰期。在今后的十年，中国将有33的家庭迁入新居，意味着平均每年有260万个以上的家庭需要热水器，热水器的市场容量将以两位数增长。新型节能环保热水器在建筑行业的推广应用也给他们带来了新的利润增长点，增加了楼盘的品质

8、。对业主而言，可以24小时使用热水，且相比电热水器而言，可以节省大量的运行开支。在空气源热泵制造行业中，以芬尼克兹节能设备有限公司为首的部分企业，在经过了几年时间的努力后，从目前市场对热泵的接受程度及反响来看，无论从经销商层面还是终端用户，其认知程度都在大大提高，一些报刊、媒体也在大肆报道空气能热泵热水器在业内创造的种种神话；并且在过去一段时间，我们在全国市场所做的热泵工程反映来看，空气能热泵热水器确实是节能、环保的热水产品，在为客户创造价值的同时，用户对热泵的好评度也越来越高。当前空气源热泵热水器市场最主要的问题就是产品知名度的问题，一万个人中，可能只有两三个人知道空气源热泵热水器。从国际上

9、来看，空气源热泵热水器已经是一个很成熟的技术了，但在国内来讲空气源热泵热水器的确还处于起步阶段，犹如初生的婴儿，因此就需要有更多本着对行业负责的生产厂家投入其中，为这一阳光产业的更进一步发展做出不懈努力，给予更多的呵护与关爱。同时我们也呼吁相关的政府职能部门给予更多的政策支持，让空气源热泵热水器产业在健康的道路上长足发展。第一章 空气源热泵热水器概述第一节 热泵概述1.1.1简介热泵是以消耗一“热”不是物质，而是能，广泛的存在于自然界中的各类质的物体中，这些物质，我们认为是热的载体，载体可以是固体（如金属）、液体（如水）、也可以是气体。热的传递方式有对流、传导和辐射。“热”必须通过载体携带并传

10、递，不同载体主要传递方式不同。热泵顾名思义就是泵热的装置。部分低品位能源（机械能、电能或高温热能）为补偿，使热能从低温热源向高温热源传递的装置。其实质是借助降低一定量的功的品位，提供品位较低而数量更多的能量。由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热、利用环境介质（地下水、地表 水、土壤和室外空气等）中储存的能量的重要途径。1.1.2工作原理在自然界中，水总由高处流向低处，热量也总是从高温传向低温。但人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现水的由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温传递到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸

11、取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。 一台压缩式热泵装置，主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成，通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量） 压缩冷凝（放出热量）节流再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。蒸发器吸收热后，其工质蒸发生成的高温低压过热气体在压缩机中经绝热压缩变为高温高压的气体，经冷凝器定压冷凝为低温高压液体（放出汽化热，而制热）。液态工质经降压绝热节流为低温低压液体，再进入蒸发器定压吸收热源热量，并蒸发变成过热蒸气重复下一个循环。所以利用热泵热水机释放到水中的热

12、量不是直接用电加热产生出来的，而是通过热泵热水机把热源搬运到水中去的。热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中加以吸收；它本身消耗一部分能量，即压缩机耗电QB；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热QC，QC=QA+QB，由此可以看出，热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA；因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。第二节 空气源热泵热水器概述1.2.1简介空气源热泵的原理实际和空调差不多，是一种新型的热水器，主要由几大部分组成：蒸发器，压缩机，冷凝器，储液罐，膨胀阀等等，整套设备中贯穿着一种物质，冷媒，现实中最常见的就是氟利昂，工作原理就是冷媒在蒸发器中与空气进行热交

13、换，吸收空气的热量，为什么会吸收空气的热量，是因为这种物质的沸点很低，一般是零下40几度。由于物体由液态变成气态要吸收大量的热量，所以这里的空气相对来说温度已经很高，所以一定会吸热，在蒸发器中吸热以后由液态变为气态，进入压缩机，由压缩机把这种冷媒加工成为高温高压的蒸汽，然后进入冷凝器，在冷凝器中，冷媒与水进行热交换，冷媒的温度下降，由高温高压的气态变成液态，释放大量的热量，而水就可以吸收这种热量，冷媒就又回到储液罐中，等待下一次的循环，正是因为冷媒的这种周而复始的循环，把大量的热能源源不断的从空气中带到水中，所以叫空气源热泵热水器。1.2.2工作原理空气源热泵热水器和电热水器、燃气热水器相比节

14、能，这完全是由其工作原理决定的。空气源热泵热水器主要由类似空调器室外机的热泵装置和大容量承压保温水箱组成。压缩式空气源热泵装置，主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置四部分组成，通过让工质不断完成蒸发( 吸取环境中的热量)、压缩、冷凝（放出热量)节流再蒸发的热力循环过程，从而将环境中的热量转移到水中，如图1.2.2-1所示。热泵在工作时，把环境介质（即空气)中贮存的能量QA在蒸发器内加以吸收；它本身消耗一部分能量QB，即压缩机的耗电；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热QC，QC=QA+QB，由此可以看出，热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA， 因此，采用热泵技术可以节约

15、大量的电能。 图1.2.2-1 空气源热泵热水器工作原理正如前所述， 热泵工作的原理类似于水泵，把空气里面广泛存在的低品位能量，通过消耗电能，送到热交换器（冷凝器)，然后冷凝器加热热水。所以。可以想象，如果所要加热的热水温度确定（国标规定卫生热水温度55），当环境温度越低，那么热泵工作就越困难，耗电就越多。第三节 空气源热泵热水器的优缺点及发展状况1.3.1优点在我国，随着经济发展和“城镇化”进程的加快，卫生热水能耗在建筑能耗中的比例越来越大，卫生热水节能已成为不容忽视的问题。这就催生了新一代热水器空气源热泵热水器，可以说它符合时代的要求。空气源热泵热水器主要有以下优点：一是节能。热泵工作的原理就是用少量电能把空气中或者水中的废热搬运到要加热的对象中， 就像水泵把水从低处送到高处，热泵是把热量从温度低的地方运到温度高的地方，因此，要比纯粹用电加热或者用气体燃料加热要经济；二是安全。实现水电完全分离，同时也不像燃气热水器