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1、12kW分体式水源热泵空调机组设计郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题 目 12kW 分体式水源 _ 热泵空调机组设计 _学生姓名 专业班级 热能与动力工程 _学 号 _院 （系） 机电工程学院 _指导教师(职称) _完成时间 _目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 水源热泵技术介绍11.2 水源热泵技术的原理11.3 水源热泵的分类21.4水源热泵技术的优点21.4.1 高效节能，运行费用低21.4.2 运用的是可再生能源31.4.3 环保效益显著31.4.4 运行稳定范围广泛31.4.5 一机多用41.4.6 机房面积小，灵活安全41.4.7 国家政策的支持51.5 水源热泵
2、技术的运用51.6 水源热泵技术的应用问题分析61.6.1 水源热泵技术面临的问题61.6.2 水源热泵对水源的要求与选择71.7 分体式空调的简介81.7.1 分体式空调的定义81.7.2 分体式空调的优缺点81.7.3 分体式空调的市场状况82 制冷剂、载冷剂与润滑油的选择92.1 制冷剂92.1.1 制冷剂的介绍92.1.2 制冷剂的选用原则102.2.1 载冷剂的介绍112.2.2 载冷剂的选择112.3 润滑油123 制冷系统的热力计算123.1 系统工况的设计123.2 系统的热力计算134 压缩机的选型154.1 压缩机的类型选定154.2 压缩机的级数确定164.3 压缩机的型
3、号选择174.4 压缩机的校核计算175 冷凝器195.1 冷凝器的类型选定195.1.1冷凝器的分类195.1.2冷凝器的选择215.2 冷凝器的设计计算216 蒸发器236.1 蒸发器的类型选定236.2 蒸发器的设计计算257 节流机构307.1 节流机构的作用307.2 节流机构的类型317.3 节流机构的设计计算337.3.1 节流机构的选型337.3.2 节流机构的校核计算348 辅助设备的选择358.1 干燥过滤器358.1.1 干燥过滤器的作用及类型358.1.2 干燥过滤器的选型368.2 油分离器368.3 截止阀378.4 电磁阀388.4.2 电磁阀的选型398.5 单
4、向阀408.6 视液镜42结 束 语43致 谢44参考文献4512kW分体式水源热泵空调机组设计摘 要本文简要介绍了制冷量为12kW的分体式水源热泵空调机组设计，并且分析了制冷设备中制冷循环的热力计算、压缩机的选配及校核、蒸发器、冷凝器的结构设计计算及性能校核，制冷设备中管路的连接与布置、其他附件的选择标准及要求、制冷工况的选择、制冷剂与载冷剂的选择。在设计过程中，分析制冷剂选用原则及限制条件并确定R134a为制冷剂，综合考虑了各种压缩机的性能特点并确定了合适的压缩机。通过方案论证确定了合适的冷凝器、蒸发器以及相关辅助设备，并详细介绍了热力计算、冷凝器的设计计算、蒸发器的设计计算、节流机构的选
5、择计算以及其他零部件的选择过程。关键词：水源热泵；分体式；空气调节；节能；IThe Split Type Water Source HeatPump Air Conditioning WhoseCooling Capacity Is 12KWABSTRACTThis paper introduces the briefly design processes and methods of the split type water source heat pump air conditioning whose cooling capacity is 12KW,and we mainly intro
6、duce the thermodynamic calculation in the refrigeration cycle of refrigeration equipment, the matching of the compressor and check, design and calculation of evaporator and condenser and performance check. Besides other accessories, including refrigeration equipment in the selection criteria and req
7、uirements of the connection and arrangement of piping, cooling conditions choice, the choice of refrigerant and cooling medium.the selection principle of refrigerant analysis and limitations and determined for refrigerant R134a; Considering the characteristics of the performance of the compressor an
8、d determine the appropriate compressor. Through the scheme comparison determined the suitable condenser, evaporator and auxiliary equipment,and introduces the thermodynamic calculation, design and calculation of the condenser,evaporator design calculation,the throttle body choice calculation and the
9、 other parts of the selection process.Keywords: Water source heat pump; Split type; Air conditioning; Energy-saving;II1 绪论1.1 水源热泵技术介绍水源热泵是利用地球水所储藏的太阳能资源作为冷、热源，进行转换的空调技术。水源热泵可分为地源热泵和水环热泵。地源热泵包括地下水热泵、地表（江、河、湖、海）热泵、土壤源热泵；利用自来水的水源热泵习惯上被称为水环热泵。随着国民经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，我国能源消耗也在不断增加，进入二十一世纪之后我国的建筑能耗已占社会总能耗
10、的近三分之一。如何合理地利用不同形式的能源，特别是可再生能源，以满足日益增长的建筑耗能需求，成为摆在我们面前亟待解决的问题。水源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统3。这符合当今社会节能环保的要求，提高能源利用率，最大限度的利用有限的能源创造更大的价值是当前研究的热点。把握好分体式水源热泵空调机组的优缺点及发展前景也是尤为重要的。1.2 水源热泵技术的原理地球表面浅层水源（一般在1000米以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理就是：通
11、过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。水源热泵机组工作的大致原理是，夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取热量。其具体工作原理如下：在制冷模式时，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，制冷剂向冷却水（地下水）中放出热量,形成高温高压液体，并使冷却水水温升高。制冷剂再经过
12、膨胀阀膨胀成低温低压液体，进入蒸发器吸收冷冻水（建筑制冷用水）中的热量，蒸发成低压蒸汽，并使冷冻水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体，如此循环在蒸发器中获得冷冻水。其具体工作原理如下：在制冷模式时，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，制冷剂向冷却水（地下水）中放出热量,形成高温高压液体，并使冷却水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体，进入蒸发器吸收冷冻水（建筑制冷用水）中的热量，蒸发成低压蒸汽，并使冷冻水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体，如此循环在蒸发器中获得冷冻水。1.3 水源热泵的分类热泵系统以花费一部分高质能为代价。从自然环境中
13、获取能量并连同所花费的高质能一起向用户供热，从而有效地利用了低水平的热能，是一种高教、节能、节资、冷暖两用、运行灵活且无污染的新型空调系统。据ASHRAE Hmldbook：HvAc Applications(1995)的分类。将地热能资源按温度范围不同分为三类其中地源热泵应用类包括了水源热泵的两种方式：地下水源和地表水源热泵。1.4 水源热泵技术的优点水源热泵技术通过消耗部分电能，采集来自湖水、河水、地下水及地热尾水，甚至工业废水、污水的低品位热能作为空调机组的冷、热源，具有以下很多优点：1.4.1 高效节能，运行费用低我们在评价热泵机组和制冷机组的性能时常用到“功效比”一词，用COP表示，
14、它的定义是系统输出的功率与所消耗的功率之比。风冷热泵其COP值一般在2.0至3.0之间，而水源热泵，国内产品在供热时COP值可达3.5至4.0供冷时活塞式机组为5.0至5.2，螺杆式机组可达6.0，从这一点上看，水源热泵可以被称作高效节能的供冷供热设备。水源热泵在制热时所需的地下水即相当于锅炉燃烧的煤或油，而且地下水占热泵所供热量的7075，这些热量所消耗的代价仅为廉价的地下水，其成本要大大低于燃油和燃煤。以我市的水源热泵运行状况来看，冬季供暖的运行费用为15元每平方米左右，而热网供暖为24元每平方米。燃油供暖为35元每平方米左右，因此运行费用低是水源热泵的一个显著特点。水源热泵机组可利用的水体温度冬季为1222，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体温度为1835，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，从而提高机组运行效率。水源热泵消耗1kW.h的电量，用户可以得到4.35.0kW.h的热量或5.46.2kW.h的冷量1。与空气源热泵相比，其运行效率要高出2060，运行费用仅为普通中央空调的4060。1.4.2 运用的是可再生能源水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为热源，利用地球水体自然散热后的低温水作为冷源，进行能量转换的供暖空调
