第10卷 第3期制冷与空调
2010年6月
REFRIGERA TION AND A IR -CONDITION IN G
79284
收稿日期:2010204206
通信作者:饶荣水,Email :rongshuirao @https://www.doczj.com/doc/9712652941.html,
制冷剂R32特性及其用于空气源热泵
热水器的理论循环分析
饶荣水
(广东美的暖通设备有限公司)
摘 要 介绍R 32,R 22和R 407C 以及R 410A 四种制冷剂的流动特性和热力学特性,并对采用这4种制冷剂的空气源热泵热水器进行理论循环分析。从计算结果可以看出,与采用其他3种制冷剂的系统对比,采用R 32制冷剂的系统具有较低的压缩比,较高的理论CO P 以及容积制热量;在当前阶段,R 32是用于空气源热泵热水器的一种较好的制冷剂。
关键词 空气源热泵热水器;理论循环分析;热力学特性;流动特性;性能指标;制冷剂;R 32
Properties of R32and its theoretical cycle analysis of
air source heat pump w ater heater
Rao Rongshui
(Guangdong Midea HVAC Equip ment Co.,Lt d.)
ABSTRACT Int roduces t he t hermodynamic and flow p roperties of R 32,R 22,R 407C and R 410A ,and analyzes t he t heoretical cycle performance t hat employs t hese four kinds of refrigerant s for t he air source heat p ump water https://www.doczj.com/doc/9712652941.html,pared wit h t he ot her t hree kinds of ref rigerant ,t he R 32system has t he characteristics of lower compressor ratio ,higher t heoretical CO P and volume heating capacity.It shows t hat R 32is a good refriger 2ant for air source heat p ump water heater system.
KE Y WOR DS air source heat p ump water heater ;t heoretical cycle analysis ;t hermody 2namic p roperties ;flow p roperties ;performance index ;ref rigerant ;R 32
随着生活水平的提高,人们对生活舒适度的要求也越来越高,热水器已经成为生活中一项必需的基本设施。生活热水的用量也成为衡量舒适性的一个重要指标。有关数据表明,欧美国家冷、热水使用比例是1:9,而中国冷、热水使用比例仅为9:1。目前的生活热水装置主要有燃气热水器、电热水器、太阳能热水器、热泵热水器。空气源热泵热水器具有安全、节能等诸多优点,符合我国当前减少碳排量的要求,被业内称为“第4代热水器”。
当前,应对大气臭氧层损耗、环境破坏和全球气候变暖是全球制冷空调行业共同面对的挑战[1]。由于以氯氟烃(CFCs )为代表的热泵循环工质对臭氧层有极强的破坏作用,1987年9月联合国环境
计划署通过的《蒙特利尔议定书》明确提出了限制生产和使用CFCs 。我国政府在1989年和1991年分别签署了《保护臭氧层维也纳公约》和《蒙特利尔议定书》及其伦敦修正案。为实现这些目标,在我国的热泵热水器行业采用替代制冷剂的工作就显得非常迫切[225]。我国热泵热水器采用的制冷剂主要为R 22,部分采用R 134a ;日本主要采用R 410A 和CO 2;欧洲主要采用R 410A ,R 407C 和R 134a ;澳大利亚主要采用R 407C 和R 134a 。由于R 410A 等现在广泛用于热泵热水器的制冷剂的GW P 值很高,业内一些学者提出用R 32作为一种替代制冷剂。笔者将介绍R 32制冷剂的一些基本物性,并对采用R 32制冷剂的热泵热水器进行理
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论循环分析,给出一些使用R32的参考建议。
1 R32的基本物性分析
1.1 基本特性
表1列出了R32和几种常用制冷剂的OD P,
GW P和沸点、摩尔质量、临界温度、临界压力和临界密度[628]。从表可以看出,R32在沸点上与R410A最为接近,实际上R32就是R410A的主要组元。R32的GW P值适中(675),远低于R410A 和R22。R32制冷剂在空气源热泵热水器行业的推广应用,也将促进我国低碳经济政策的落实。同时,R32由于具有较低的GW P值,符合欧洲国家提倡的低GW P制冷剂的替代方向。R32的摩尔质量仅为R22的0.6倍,为R410A的71.7%。由于充注量大体与摩尔质量成正比,因此R32充注量仅为R22的0.6倍,为R410A的71.7%。
表1 几种常见制冷剂的基本特性对比
制冷剂R22R407C R410A R32化学分子式CHCl F2CH2F2/CHF2CF3/CH2FCF3[23/25/52]CH2F2/CHF2CF3[50/50]CH2F2摩尔质量/(kg/mol)86.4786.272.5852.02 OD P(CFC211=1.0)0.055000 GW P(100年,R744=1)181018002100675标准沸点(1at m)/℃-40.8-43.56-51.58-51.7临界温度/℃96.186.7472.1378.1临界压力/MPa4.984.61914.92615.78临界密度/(kg/m3)515527.3488.9430.0 L FL/%无无无14.4 HOC/(MJ/kg)2.2-4.9-4.49.4 TL V2T W A/10-61000100010001000
表中L FL为最低可燃烧极限,即在特定试验
条件下,可燃制冷剂在其与空气的均匀混合物中
能够维持火焰传播的最小浓度。一般,L FL以制
冷剂在空气中的体积分数表示。L FL数值越小,
表明可然性越强;L FL为“无”表示这种制冷剂在
空气中不可燃。燃烧热HOC表示1kmol的可燃
制冷剂,在25℃和101.325kPa条件下,完全燃烧
且燃烧生成物均处于气相状态时所放出的热量。
TL V2T W A为慢性毒性指标,该数值越大,表明毒性越低。
从表中数据可以看出,R32是一种毒性和R22相当的、弱可燃性的制冷剂。
1.2 基本热物理量对比
1.2.1 冷凝压力和蒸发压力
从图1可以看出,在相同的冷凝温度下,R32的冷凝压力比R410A和R22的都高;随着冷凝温度的升高,冷凝压力也升高。比如,在60℃冷凝温度下,R22,R410A和R32的冷凝压力分别为2.3M Pa,3.82M Pa和3.93M Pa,即R32的为R22的1.62倍,为R410A的1.029倍。较大数值的冷凝压力,一方面可以采用较小直径的换热管,克服较大的阻力损失;另一方面对系统的承压和可靠性提出了更高的要求。不过,由于其压力只比R410A的高约3%,
现有的R410A系统使用的换热器基本能够承受R32系统的压力要求;但是在具体应用中还是需要特别注意系统的承压要求,并在系统设计时进行适当的调整。为了达到系统的压力要求,必须降低冷凝温度,即降低热水的出水温度。比如将冷凝温度从65℃降低到60℃,R32系统的冷凝压力将从4.38MPa降低到3.93MPa。也就是说,对于R32系统,笔者认为其最高出水温度只能够达到55℃,不能够达到60℃。
图1 冷凝压力对比
从图2可以看出,在相同的蒸发温度下, R32的蒸发压力比R410A的稍高,但是比R22和R407C高出的幅度要大。比如,在-15℃蒸发温度下,R32的蒸发压力比R22的高出64.8%。较高的蒸发压力,意味着采用R32制冷剂的空气源热泵热水器有可能在更低的环境温度下使用。
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图2 蒸发压力对比
1.2.2 饱和液体密度和饱和气体比容
图3和图4所示分别为4种制冷剂的饱和液体
密度及饱和气体比容随温度的变化规律。从图3可以看出,在相同温度下,R 32的饱和液体密度最低,在60℃时,仅为R 410A 的94%和R 22的75%。液态制冷剂密度的大小直接影响制冷剂的充注量,在相同容积下,
密度小的制冷剂充注量小。
在相同温度下,R 32饱和气体的比容略低于R 22的,但是比R 410A 的高。饱和制冷剂的比容大,意味着压缩机的排气量相同时,比容大的制冷剂的质量流量有所降低,制冷(热)量有所降低。但这并不表明制冷剂的物性差,因为效率是其制冷(热)能力与其功耗量的比值,所以还要考虑其功耗量的大小。1.2.3 饱和液体比热容
在相同的温度下,饱和液态比热容越大,达到
相同的过冷度放出的热量越大,所需要的换热器
面积越大。从图5可以看出,R 32饱和液体的比热容比R 410A ,R 407C 以及R 22的都要高。对于热泵热水器来说,采用R 32的好处是相同质量的制冷剂,可以释放给水更多的热量,起到较好的加热效果
。
1.2.4 饱和液体黏度和饱和气体黏度
R 22,R 407C ,R 410A 和R 32这4种制冷剂饱
和液黏度随温度的变化规律见图6。从图可以看出,在相同温度下,R 32的黏度比其他3种制冷剂的都要低。在60℃时,R 32饱和液体的黏度为R 410A 的94.6%,R 22的67.1%。从图7可以看出,R 32饱和气体的黏度比R 22的高,比R 407C 和R 410A 的低。在10℃时,R 32饱和气体的黏度比
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R 22的高1.5%,比R 410A 的低6%。
由于饱和液体和饱和气体制冷剂的黏度小,一方面可以减少流体与管壁以及流体内部的摩擦损失;另一方面可以减小传热时的附面层厚度,从而增大传热系数。另外,黏度小的制冷剂,可以减小制冷剂流动过程的阻力损失。因此,与其他3种制冷剂比较,R 32液态制冷剂的流动阻力小、传热效果好。1.2.5 饱和液体导热系数和饱和气体导热系数
从图8所示的饱和液体导热系数变化关系可以看出,R 32饱和液体的导热系数远高于其他3种制冷剂;而其饱和气体的导热系数基本与R 410A 的相当(见图9),但是高于其他2种制冷剂。由于制冷剂的导热系数越大,在蒸发器和冷凝器中的传热系数越大,有利于提高系统的换热性能:因此,可以认为R 32制冷剂具有比较好的传热性能,用于空气源热泵热水器时有利于提高能效
。
1.2.6 汽化潜热
从汽化潜热随温度的变换规律可以看出,R 32
的汽化潜热在相同温度下比其他3种制冷剂的都要高。在60℃下,R 32的汽化潜热比R 410A 的高出60.7%,比R 22的高出25.4%;在10℃下,R 32的汽化潜热比R 410A 的高出43%,比R 22的高出52%。汽化潜热越高,
单位质量制冷剂吸收或放
出的热量越多。所以,R 32用于热泵热水器,可以降低压缩机输送制冷剂的功率消耗,提高CO P 。2 R 32的理论循环分析
计算时选择冷凝温度60℃,蒸发温度随环境温度变化,过冷度5℃,过热度5℃,压缩机压缩过程为等熵压缩,计算采用Solkane 6.0软件。2.1 压缩比
图12给出了理论循环计算得到的不同制冷剂理论循环压缩比随蒸发温度的变化规律。从图可以看出,在相同的蒸发温度下,R 407C 的压缩比最大;R 32的基本与R 410A 的接近,但比R 22的略低。图中数据从另外一个侧面说明,在-20℃的蒸发温度下,系统要达到60℃的冷凝温度,计算中使用的4种制冷剂系统都会超出压缩机的可靠压比运行范围,处于不安全区域。为了满足低温下的制热需求,只有降低冷凝温度才能够保证压
缩机的压比。也就是说,在低温环境条件下,为保证压缩机的可靠性,热泵热水器的热水出水温度须要降低。
从图中曲线可以看出,在整个蒸发温度范围内,R 32制冷剂系统循环的压缩比都低于R 22和
R 407C 的,基本与R 410A 的相当。由于空气源热
泵热水器的压缩机经常工作在高冷凝温度范围,
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容易造成高的压缩比。因此,从压缩比角度看,R 32是一种更加适合于热泵热水器的制冷剂
。
2.2 CO P
在相同的蒸发温度下,R 410A 循环的CO P 最低,R 22循环的最高,R 32循环比R 407C 略低(见图13)。比如,在10℃的蒸发温度下,R 32循环的
CO P 为R 22的92.1%,为R 410A 循环的106.8%;
在-12℃的蒸发温度下,R 32循环的CO P 为R 22的92.6%,为R 410A 循环的108.7%。与传统电热水器和燃气热水器相比,空气源热泵热水器的一个很重要的优点是具有很好的节能效果。而体现节能的最好评价指标就是热泵热水器的能效比
CO P 。因此,从提高系统理论CO P 角度看,R 32
比R 410A 更加适合用于热泵热水器,更能够体现节能、降低碳排量的环保特性。
2.3 排气温度
不同制冷剂的排气温度随蒸发温度的变化规律见图14。在相同的蒸发温度下,R 32的排气温度最高,R 407C 的最低,R 410A 的与R 22的接近。从理论循环计算看,在60℃冷凝温度条件下,蒸发温度低于5℃后,压缩机的排气温度将超过110℃,这将恶化压缩机润滑油的工作环境。所以,从排气温度角度考虑,R 32不是用于热泵热水器的
理想制冷剂;但是,压缩机的排气温度可以通过制冷剂喷液等方法进行调节,以保证其在可靠的运行范围内
。
2.4 容积制热量
从容积制热量的对比图15可以看出,R 32的
容积制热量最高,R 407C 的最小;在蒸发温度为10℃时,R 32的容积制热量比R 22的高58%,比R 407C 的高67%,比R 410A 的高14%。这说明,为了达到相同的制热效果,采用R 407C 制冷剂压缩机的排气量要比R 32的大。较高的容积制热量,可以降低压缩机的排气量,减小压缩机气缸设计尺寸,减小压缩机的外形体积尺寸,从而降低压缩机的成本。从容机制热量角度看,R 32是一种用于热泵热水器的很好的制冷剂;排气量相同时,使用R 32制冷剂可以实现最好的制热效果。2.5 回气比容
回气比容随蒸发温度的变化规律见图16。从图可以看出,在相同的蒸发温度和冷凝温度条件下,R 32的回气比容比R 410A 的高,稍低于R 22的和R 407C 的。这种差别在低蒸发温度区域更加明显。这说明在相同的蒸发温度下,如果压缩机的排气量相同,压缩机吸入R 32的质量比R 22的
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略多,但低于R 410A 的,高于R 407C 的。从回气比容角度看,R 32比R 22和R 407C 更加适合用于热泵热水器,但略差于R 410A
。
图16 回气比容对比
3 结论
1)对比R 32,R 22,R 407C 和R 410A 四种制冷
剂的基本特性,从传热和流动角度看,R 32具有较低的黏度、较高的导热系数,以及较高的汽化潜热、冷凝压力和蒸发压力。由于R 32系统的冷凝压力较高,对系统的承压性能提出了更高的要求,在系统设计时须要采取适当的方法控制最高压力,以保证系统的安全性。考虑到系统的可靠性,R 32系统的最高出水温度建议为55℃。
2)通过理论循环计算分析,R 32系统具有较低的压缩比,较高的CO P 以及很好的容积制热量,适合用于空气源热泵热水器;但是,R 32系统的排气温度较高,须要通过制冷剂喷液等方法降低排气温度,以保证压缩机的可靠性。
3)R 32制冷剂经过合理的系统匹配后可以用于空气源热泵热水器,并得到较高的CO P 。在当前节能减排的大环境下,可以考虑推广使用R 32。同时,考虑到空气源热泵热水器能效限定值国家标准在制定中,随着该标准的实施,可能会推动这种有利于提高系统CO P 的R 32制冷剂在空气源
热泵热水器上的应用。
4)具有较低GW P 值的R 32制冷剂,在我国空气源热泵热水器行业的推广应用,将有助于实现低碳经济的发展战略。
国内对空气源热泵热水器用制冷剂提出了很多替代方案,比如R 417A ,R 404A ,R 407C ,R 134a 和CO 2等。各种不同制冷剂在实际应用中取得的效果除了与制冷剂本身的特性有关外,还与热泵热水器的类别以及使用条件有很大关系。所以,一种性能优良的制冷剂只有与一个系统设计优良的热泵热水器产品相结合,才能够最大地发挥其节能环保性能,为用户和厂家提供最大的经济效益。
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product s/.
(上接第78页)
④对于安装在设备间的大型冷水机组,制冷剂泄漏
也会集中在设备间,因此设备间必须考虑通风装置。4 结论
从理论上对R 32的各项分析显示,R 32在循环性能方面与常用制冷剂相当,单位容积制冷量更大,系统优化后可以得到更高的能效;在使用安全上完全满足家用空调的使用条件;在环保性能上要优于现在常用的制冷剂;并且由于R 32本身就是R 410A 制冷剂的组分之一,因此可以确定其与酯类油、醚类
油互溶,而且在系统元器件选用和生产设备方面与
R 410A 系统能够在很大程度上通用。因此R 32是一种较为理想的环保型替代制冷剂。
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氨（R717）的特性 氨（R717、NH3）是中温制冷剂之一，其蒸发温度ts为-33.4℃，使用范围是+5℃到-70℃，当冷却水温度高达30℃时，冷凝器中的工作压力一般不超过1.5MPa。 氨的临界温度较高（tkr=132℃）。氨是汽化潜热大，在大气压力下为1164KJ/Kg，单位容积制冷量也大，氨压缩机之尺寸可以较小。 纯氨对润滑油无不良影响，但有水分时，会降低冷冻油的润滑作用。 纯氨对钢铁无腐蚀作用，但当氨中含有水分时将腐蚀铜和铜合金（磷青铜除外），故在氨制冷系统中对管道及阀件均不采用铜和铜合金。 氨的蒸气无色，有强烈的刺激臭味。氨对人体有较大的毒性，当氨液飞溅到皮肤上时会引起冻伤。当空气中氨蒸气的容积达到0.5-0.6%时可引起爆炸。故机房内空气中氨的浓度不得超过0.02mg/L。 氨在常温下不易燃烧，但加热至350℃时，则分解为氮和氢气，氢气于空气中的氧气混合后会发生爆炸。 氟哩昂的特性 氟哩昂是一种透明、无味、无毒、不易燃烧、爆炸和化学性稳定的制冷剂。不同的化学组成和结构的氟里昂制冷剂热力性质相差很大，可适用于高温、中温和低温制冷机，以适应不同制冷温度的要求。 氟里昂对水的溶解度小，制冷装置中进入水分后会产生酸性物质，并容易造成低温系统的“冰堵”，堵塞节流阀或管道。另外避免氟里昂与天然橡胶起作用，其装置应采用丁晴橡胶作垫片或密封圈。 常用的氟里昂制冷剂有R12、R22、R502及R1341a，由于其他型号的制冷剂现在已经停用或禁用。在此不做说明。 氟里昂12（CF2CL2，R12）：是氟里昂制冷剂中应用较多的一种，主要以中、小型食品库、家用电冰箱以及水、路冷藏运输等制冷装置中被广泛采用。R12具有较好的热力学性能，冷藏压力较低，采用风冷或自然冷凝压力约0.8-1.2KPa。R12的标准蒸发温度为-29℃，属中温制冷剂，用于中、小型活塞式压缩机可获得-70℃的低温。而对大型离心式压缩机可获得-80℃的低温。近年来电冰箱的代替冷媒为R134a。 氟里昂22（CHF2CL，R22）：是氟里昂制冷剂中应用较多的一种，主要以家用空调和低温冰箱中采用。R22的热力学性能与氨相近。标准气化温度为-40.8℃，通常冷凝压力不超过1.6MPa。R22不燃、不爆，使用中比氨安全可靠。R22的单位容积比R12约高60%，其低温时单位容积制冷量和饱和压力均高于R12和氨。近年来对大型空调冷水机组的冷媒大都采用 R134a来代替。 氟里昂502（R502）：R502是由R12、R22以51.2%和48.8%的百分比混合而成的共沸溶液。R502与R115、R22相比具有更好的热力学性能，更适用于低温。R502的标准蒸发温度为-45.6℃，正常工作压力与R22相近。在相同的工况下的单位容积制冷量比R22大，但排气温度却比R22低。R502用于全封闭、半封闭或某些中、小制冷装置，其蒸发温度可低达-55℃。R502在冷藏柜中使用较多。 氟里昂134a（C2H2F4，R134a）：是一种较新型的制冷剂，其蒸发温度为-26.5℃。它的主要热力学性质与R12相似，不会破坏空气中的臭氧层，
商用空气能热泵热水器几种应用方案 在十几年的推广应用中，商用空气能热泵热水器应用在酒店、宾馆、学校、医院等用水量大的地方突显成效，主机的工作时间多数达到总时数50%以上，性价比合理体现。在黄河流域以南地域的不完统计，一般对用户的保证为全年平均每吨水用电在13度，与其它常规能源比有明显的优势。 实际应用中主要是大循环加热方式、定温放水加热方式、直接过水加热方式和静止加热方式四种，以上四种加热方式分别就应用效果简要分析。 大循环加热方式的特点是系统简单，施工方便、投资小，适用于集中用水的场合，一箱水用完，再放满水进行加热，是节能明显的方案。如果是连续用水随时补水就会因温差加热控制主机启动长期工作在高温段40-55度，是系统工作COP值最低的温区，没有明显的节能效果，这类用户的结论是空气能不节能，等于花高价买了电锅炉。所以大循环加热方式在连续用水的工作环境，不可采用。 定温放水实际上是把加热水箱和储热水箱分开的制水和用水分开的加热系统，加热水箱可以是内置盘管的静止加热方式，也可以是循环加热方式。当加热箱小水箱的水达到了设定的温度就向储热水箱大水箱中放水；当大水箱中满水时，小水箱继续加热作补水储备，也就是说大水箱必须有容积满足小水箱的容积，同时小水箱水达到设定温度值二个条件才可以。这种加热方式充分分挥了热泵的优势，从自来水的初始水温加热到设定水温平均能效最高。我们曾多次提到空气源
热泵是泳池加热的首选，泳池水要求26度，空气源热泵在标准工况下进行恒温加热，5度左右温差恒温加热能效可达到8.所以定温放水加热方式是空气能热泵热水器系统最节能的最可靠的加热方式。这种方式系统比大循环复杂，控制上要求较高、成本稍高，但高出的初投资和节能效果上比是最合理的。暖通-空调-在线直出水机在稳定的自来水压力和较高的环境中况下直出设定温度热水的空气能热水系统，一种采用电子控制电动阀变化开启度的方法变化出水量，保证出水温度的方法；另一种是通过主机系统工作变化，采样后传送给比例阀变化开启度变化出水量保证出水温度的方法，该系统对自来水的压力，环境温度敏感。气温变化对出水量影响很大，所以要按当地最低温时产水量选择热泵机组，自来水压力不稳定的地区不宜选用。这类机型多适用于我国南方。北方地区有霜冻区域不宜选用。长时间连续工作易结霜，用水温度质量要求高，管路做回水加热恒温的不宜选用。 静止加热方式类似于目前常见的家用型热水器，但是多数为开式非承压水箱，这部分可以用于定温放水的小水箱部分作加热水箱，也可以直接对储热水箱大水箱进行加热。这种方式的出现是因为有些地区水质较差或选用地下水，造成对主机加热部分换热器的堵塞，很难清洗，采用这种开式加热方式方便清洗，甚至可以更换加热器，解决了水质差，地下水区域的空气能热水器的应用难题。 以上四种方式尽管定温放水加热方式节能适用，但是如果巧妙的进行系统管理会出现节能奇迹。 工程上为了保证供水经常采用超大容量蓄水法，就是正常用水量
如何使空气能热泵热水器运行更节能、省钱 在十几年的推广应用中，商用空气能热泵热水器应用在酒店、宾馆、学校、医院等用水量大的地方突显成效，主机的工作时间多数达到总时数50%以上，性价比合理体现。在黄河流域以南地域的不完统计，一般对用户的保证为全年平均每吨水用电在13度，与其它常规能源比有明显的优势。 实际应用中主要是大循环加热方式、定温放水加热方式、直接过水加热方式和静止加热方式四种，以上四种加热方式分别就应用效果简要分析。 大循环加热方式的特点是系统简单，施工方便、投资小，适用于集中用水的场合，一箱水用完，再放满水进行加热，是节能明显的方案。如果是连续用水随时补水就会因温差加热控制主机启动长期工作在高温段40-55度，是系统工作COP值最低的温区，没有明显的节能效果，这类用户的结论是空气能不节能，等于花高价买了电锅炉。所以大循环加热方式在连续用水的工作环境，不可采用。 定温放水实际上是把加热水箱和储热水箱分开的制水和用水分开的加热系统，加热水箱可以是内置盘管的静止加热方式，也可以是循环加热方式。当加热箱小水箱的水达到了设定的温度就向储热水箱大水箱中放水；当大水箱中满水时，小水箱继续加热作补水储备，也就是说大水箱必须有容积满足小水箱的容积，同时小水箱水达到设定温度值二个条件才可以。这种加热方式充分分挥了热泵的优势，从自来水的初始水温加热到设定水温平均能效最高。我们曾多次提到空气源热泵是泳池加热的首选，泳池水要求26度，空气源热泵在标准工况下进行恒温加热，5度左右温差恒温加热能效可达到8。所以定温放水加热方式是空气能热泵热水器系统最节能的最可靠的加热方式。这种方式系统比大循环复杂，控制上要求较高、成本稍高，但高出的初投资和节能效果上比是最合理的。 直出水机在稳定的自来水压力和较高的环境中况下直出设定温度热水的空气能热水系统，一种采用电子控制电动阀变化开启度的方法变化出水量，保证出水温度的方法；另一种是通过主机系统工作变化，采样后传送给比例阀变化开启度变化出水量保证出水温度的方法，该系统对自来水的压力，环境温度敏感。气温变化对出水量影响很大，所以要按当地最低温时产水量选择热泵机组，自来水压力不稳定的地区不宜选用。这类机型多适用于我国南方。北方地区有霜冻区域不宜选用。长时间连续工作易结霜，用水温度质量要求高，管路做回水加热恒温的不宜选用。 静止加热方式类似于目前常见的家用型热水器，但是多数为开式非承压水箱，这部分可以用于定温放水的小水箱部分作加热水箱，也可以直接对储热水箱大水箱进行加热。这种方式的出现是因为有些地区水质较差或选用地下水，造成对主机加热部分换热器的堵塞，很难清洗，采用这种开式加热方式方便清洗，甚至可以更换加热器，解决了水质差，地下水区域的空气能热水器的应用难题。 以上四种方式尽管定温放水加热方式节能适用，但是如果巧妙的进行系统管理会出现节能奇迹。 工程上为了保证供水经常采用超大容量蓄水法，就是正常用水量10吨储备15-20吨。
主讲人:刘海棠 职务:技术部部长 课题:空气源工作原理 ㈠空气源热水器工作原理 一、空气源热水器的定义 空气源热泵热水器又称热泵热水器,由热泵吸收空气热源制取热水。空气源热水器就就是通过热泵用逆卡诺原理,以极少的电能,吸收空气中大量的低温热能,通过压缩机的压缩变为高温热能,传输至水箱,加热热水,这种通过热泵运动来获得加热的热水器叫做空气源热水器。 目前,空气能热泵热水生产厂家与市场集中分布在长江以南。主要生产厂家集中在珠江三角洲的佛山、东莞、深圳、珠海以及长江三角洲的杭州、宁波地区。消费市场主要分布在长江以南的广东、广西、福建、江西、上海、浙江、安徽等省区,并逐步从长江以南向长江以北扩展。 二、空气源热水器的组成部分
热泵热水装置,主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、风机五大部件组成,通过让工质(制冷剂)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。 蒸发器直接从空气中吸取热量,将节流后的制冷剂吸热气化达到预期效果的设备。 压缩机就是空气源热水器的心脏,把制冷剂从低压提升为高压,并使制冷剂不断循环流动。 冷凝器就就是将压缩机排出的高温高压气体释放出热量后冷凝成低温高压液体的换热设备。 膨胀阀就是一种节流装置,控制制冷剂的流量,可提高系统的能效比与可靠性。 风机主要就是起加强气体流通量的作用,就是依靠输入的机械能,提高气体压力并排送气体的设备。 制冷剂就是热泵系统中实现制热循环的工作介质,也称冷媒。作为一种特殊的物质,制冷剂的物质状态在热泵循环过程中不断发生变化:在蒸发器中,制冷剂在较低的压力状态下吸收热能由液态变为气态;压缩机将此低压的气态制冷剂压缩升温为高压气态制冷剂;在冷凝器中,制冷剂在较高压力状态下放出热能由气态便为液态。 三、空气源热水器的基本工作原理 热泵技术就是基于逆卡诺循环原理实现的;如同在自然界中水总就是由高处流向低处一样,热量也总就是从高温传向低温。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热源传递到高温热源,所以热泵实质上就是一种热量提升装置。热泵的作用就就是从周围环境中吸取热量(这些被吸取的热量可以就是地热、太阳能、空气的能量),并把它传递给被加热的对象(温度较高的媒质)。 热泵热水机组工作时,蒸发器吸收环境热能,压缩机吸入常温低压介质气体,经过压缩机压缩成为高温高压气体并输送进入冷凝器,高温高压的气体在冷凝器中释放热量来制取热水,并冷凝成低温高压的液体。后经膨胀阀节流变成低温低压液体进入蒸发器内进行蒸发,低温低压液体在蒸发器中从外界环境吸收热量后蒸发,变成低温低压的气体。蒸发产生的气体再次被吸入压缩机,开始又一轮同样的工作过程。这样的循环过程连续不断,周而复始,从而达到不断制热的目的。 热泵原理示意图如下:
方案提供单位: 浙江正理电子电气有限公司联系人: 黄建生 联系电话 :
目录 第一章项目概况................................... - 6 -第二章方案设计简介............................... - 7 - 2.1 系统原理图 ................................ - 7 - 2.2 整体方案说明............................... - 7 - 2.3 报价方案 .................................. - 7 - 2.4 该方案的经济效益........................... - 8 -第三章设计依据及标准............................ - 10 -第四章设计计算参数.............................. - 10 - 4.1 机组额定工作参数.......................... - 10 - 4.2 工程设计计算参数.......................... - 11 -第五章卫生热水系统设计.......................... - 11 -第六章酒店卫生热水系统设计….…................. - 12 - 6.1 热泵机组运行时间确定...................... - 12 - 6.2 日耗热量的确定............................ - 12 - 6.3 设备选型 ................................. - 13 - 6.3.1 冬季最冷工况下( -2.4℃) 设备选型........ - 13 - 6.3.2 冬季平均工况下( 4.2℃) 运行时间校核..... - 14 - 6.3.3 年平均工况下( 1 7.5℃) 运行时间校核...... - 14 - 6.3.3 夏季工况下( 29.7℃) 运行时间校核........ - 15 -
空气源热泵热水器简介 一、空气源热泵技术发展史 随着工业革命的发展，19世纪初，人们对能否将热量从温度较低的介质“泵”送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣。英国物理学家J.P.Joule提出了“通过改变可压缩流体的压力就能够使其温度发生变化”的原理。1854年，W.Thomson教授（即Lord Kelvin 勋爵）发表论文，提出了热量倍增器（Heat Multiplier）的概念，首次描述了热泵的设想吸收空气中的低能热量，经过中间介质的热交换，并压缩成高温气体，通过管道循环系统对水加热，耗电只有电热水器的1/4。该新产品避免了太阳能热水器依靠阳光采热和安装不便的缺点。 按目前而言，国外的空气源热泵热水器市场已经相当成熟，在发达国家使用的比例有的高达70%，比如在新加坡、欧美的一些国家等。就是在中国的香港和台湾地区也有将近50%的推广使用力度。只是受国内消费和经济发展规律的影响，空气源热泵热水器也是在近4年才被引进并在小范围内推广使用，而且是集中在经济发达的两个三角洲地区。据市场的统计数据来看，虽然该产品在国内上市只有短短几年时间，但是增长的速度却非常快。2002年时，它的销售额还不到1000万元，但是到2003年，它已达到了3000万元，2004年则达到8000万到1个亿。按照预算估计，2005年，热泵产值会超过三个亿。可以说，就象前几年互联网接入时的发展速度一样，整个行业销售增长率将以几何基数增长，市场空间十分巨大。 二、空气源热泵热水器的特点 空气源热泵热水器是新型的绿色能源产业，与传统的燃气、电热水器产品相比，它不仅安全而且节能环保，即使与太阳能相比，也有明显的优势。它一改传统太阳能产品只依赖太阳光直射或辐射来收取能源的方式，利用设备内的冷媒从自然环境空气中采集热能并通过热交换器使冷水升温。其特点包括： （1）高效节能：空气源热水器是通过大量获取空气中免费热能，消耗的电能仅仅是压缩机用来搬运空气能源所用的能量，因此热效率高达380%—600%，制造相同的热水量，空气源热水器的使用成本只有电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，太阳能热水器的1/2。高热效率是空气源热水器最大的特点和优势，在能源问题成为世界问题时，这是空气源热水器成为“第四代热水器”的最重要的法宝之一。 （2）绿色环保、安全可靠：空气源热水器独特的使用原理，实现其在工作过程中彻底水电分离，从根本上杜绝漏电事故；并且由于其在使用过程中无需任何燃料输送管道，没有燃料泄露等引起火灾、爆炸、中毒等危险；同时，空气源热水器在工作过程中没有任何有毒气体、温室气体和酸雨气体排放，也没有费热污染。这些也成为空气源快速发展铺垫了宽阔的道路。 （3）全天候方便使用：空气源热水器由于体积相对较小，可以安装在浴室、阳台和外墙等处，实现使用的无限制性；并且空气源热水器由微电脑控制自动运行，无需专人职守，保证全天候热水供应，同时结合其定时开关功能实现低谷用电，实现更节约的使用效果。（如图2所示）
空气能热泵主要应用领域有哪些（上） 一、家庭采暖 近些年来，为了减少冬季家庭供暖产生的燃煤污染、改善空气质量，北方许多城市进行了“煤改电”工程，因此，许多家庭选择安装空气能热泵，空气能热泵可以同时提供制冷供暖以及热水等多种功效，是选择家庭供暖更优质的选择。 二、公司、酒店、学校等分布式集中供暖工程 随着人们生活水平的不断提高，再加上近些年环保的观念也更加深入人心，使得传统的燃煤遭受到了前所未有的打击，因此新型供暖产业开始迅猛发展。在各大学校，酒店等需要多端集中供暖热水的领域，空气能热泵得到了广泛的应用。 三、畜牧、水产养殖 随着空气能热泵的广泛应用，不仅可以提供热水、供暖等功用，在畜牧水产等养殖领域也得到了众多客户的肯定。 以最常见的养殖场为例。现在养殖场的供暖方式也是多种多样的，常见的有有烧煤炉、地坑、空调、大棚、风机、地暖等等。以上这些或多或少都有一些弊端，例如安全、环保、功耗等等诸多问题。 而空气能热泵恰恰可以避免以上这些问题，空气能热泵采用水电分离，不必担心用电安全的问题，而且更加节能，环保。虽然空气能主机相比电热主机价格偏高，但由于其使用寿命长，一般可以使用7-10年乃至更长时间，综合下来，可以省掉一大笔开支。 四、家庭或公司冷暖两联供 其实，空气能热泵产品更被大家所熟知的是他另一个名字，空气能热水器，所以，在许多人心目中，以为空气能产品只能用来提供热水。但其实空气能热水器的功能远不止此，他还有冷暖机设备，可以制冷供暖同时提供，而且，空气能热泵在制冷时的性能也更好，更节能。尤其是用在家庭中，或公司、工厂等大型公共场所，经济高效又环保。 五、农业大棚 蔬菜大棚作为可人为调节蔬菜上市季节的手段，可以改进蔬菜生产产量，增加种植户经济收入，在许多地区都十分常见。但对于低温地区而言，单靠蔬菜大棚也很难起到很好的保温效果，一些种植户会选择一些燃煤炉设备来给大棚保温，但此类产品功耗高，对环境污染大，近些年渐渐也走入淘汰之列。因此，许多种植户选择使用更加安全环保的空气能设备。
制冷剂 一；对制冷剂性质的要求 （1）具有优良的热力学特性，以便能在给定的温度区域内运行时有较高的循环效率。具体要求为：临界温度高于冷凝温度、与冷凝温度对应的饱和压力不要太高、标准沸点较低、流体比热容小、绝热指数低、单位容积制热量较大等。 （2）具有优良的热物理性能具体要求为：较高的传热系数、较低的粘度及较小的密度。 （3）具有良好的化学稳定性要求工质在高温下具有良好的化学稳定性，保证在最高工作温度下工质不发生分解。 （4）与润滑油有良好互溶性 （5）安全性工质应无毒、无刺激性、无燃烧性及爆炸性。 （6）有良好的电气绝缘性 （7）经济性要求工质低廉，易于获得。 （8）环保性要求工质的臭氧消耗潜能值（ODP）与全球变暖潜能值（GWP）尽可能小，以减小对大气臭氧层的破坏及引起全球气候变暖。 二；制冷剂的一般分类 根据制冷剂常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力Pk和正常蒸发温度T0的高低，一般分为三大类： １.低压高温制冷剂 冷凝压力Pk≤２～３㎏/㎝（绝对），T0>０℃ 如Ｒ11（CFCl3），其T0＝23.7℃。这类制冷剂适用于空调系统的离心式制冷压缩机中。通常３０℃时，Pk≤3.06 ㎏/㎝。 ２.中压中温制冷剂 冷凝压力Pk<20 ㎏/㎝（绝对），０℃>T0>-60℃。 如Ｒ717、Ｒ12、Ｒ22等，这类制冷剂一般用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷压缩机中。 ３.高压低温制冷剂 冷凝压力Pk≥20 ㎏/㎝（绝对），T0≤－70℃。 如Ｒ13（CF3Cl）、Ｒ14（CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等，这类制冷剂适用于复迭式制冷装置的低温部分或－７０℃以下的低温装置中。
目前使用的制冷剂已达70～80种，并正在不断发展增多。但用于食品工业和空调制冷的仅十多种。其中被广泛采用的只有以下几种：１.氨（代号：Ｒ717） 氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为 -77.7℃，标准蒸发温度为－33.3℃，在常温下冷凝压力一般为1.1～ 1.3MPa，即使当夏季冷却水温高达３０℃时也绝不可能超过1.5MPa。氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/ｍ3。 氨有很好的吸水性，即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不会发生“冰塞”现象。氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐蚀作用，且使蒸发温度稍许提高。因此，氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并规定氨中含水量不应超过0.2％。 氨的比重和粘度小，放热系数高，价格便宜，易于获得。但是，氨有较强的毒性和可燃性。若以容积计，当空气中氨的含量达到0.5％～0.6％时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到11％～13％时即可点燃，达到16％时遇明火就会爆炸。因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。 总上所述，氨作为制冷剂的优点是：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现。其缺点是：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸，对铜及铜合金有腐蚀作用。 ２.氟利昂-12（代号：Ｒ12） Ｒ12为烷烃的卤代物，学名二氟二氯甲烷，分子式为CF2Cl2。它是我国中小型制冷装置中使用较为广泛的中压中温制冷剂。Ｒ12的标准蒸发温度为－29.8℃，冷凝压力一般为0.78～0.98MPa，凝固温度为-155℃，单位容积标准制冷量约为288kcal/ｍ3。 Ｒ12是一种无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80％时才会使人窒息。但与明火接触或温度达400℃以上时，则分解出对人体有害的气体。 Ｒ12能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物，但其吸水性极弱。因此，在小型氟利昂制冷装置中不设分油器，而装设干燥器。同时规定Ｒ12中含水量不得大于0.0025％，系统中不能用一般天然橡胶作密封垫片，而应采用丁腈橡胶或氯乙醇等人造橡胶。否则，会造成密封垫片的膨胀引起制冷剂的泄漏。 ３.氟利昂-22（代号：Ｒ２２）
空气源热泵热水器国家标准 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布 中国国家标准化管理委员会 前言 本标准附录B为规范性附录、附录A为资料性附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国冷冻空调设备标准化技术委员会（SAC/TC 238）归口。 本标准主要起草单位：广州中宇冷气科技发展有限公司、合肥通用机械研究院、江苏天舒电器有限公司、、广东美的商用空调设备有限公司、合肥通用环境控制技术有限公司。 本标准准参加起草单位：大连冰山集团有限公司、重庆九龙韵新能源发展有限公司、北京同方洁净技术有限公司、广州恒星冷冻机械制造有限公司、艾欧史密斯（中国）热水器有限公司、浙江正理电子电气有限公司、北京华清融利空调科技有限公司、佛山市伊雷斯制冷科技有限公司、劳特斯空调（江苏）有限公司、浙江星星中央空调设备有限公司、泰豪科技股份有限公司、广东申菱空调设备有限公司、上海富田空调冷冻设备有限公司、艾默生环境优化技术（苏州）研发有限公司、（中外合资）滁州扬子必威中央空调有限公司、宁波博浪热能设备有限公司。 本标准主要起草人：覃志成、张秀平、张明圣、王天舒、舒卫民、李柏。 本标准参加起草人：俞乔力、朱勇、刘耀斌、袁博洪、邱步、凌拥军、黄国琦、区志强、丁伟、沙凤岐、黄晓儒、易新文、姚宏雷、文茂华、谢勇、王磊、钟瑜、王玉军、汪吉平。 本标准由全国冷冻空调设备标准化技术委员会负责解释。 本标准是首次制定。 商业或工业用及类似用途的热泵热水机 1、范围 本标准规定了商业或工业用及类似用途的热泵热水机（简称“热水机”）的术语和定义、型式与基本参数、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。 本标准适用于采用电动机驱动，蒸汽压缩制冷循环，名义制热能力3000W以上，以空气、水为热源，以提供热水为目的热泵热水机，其他用途的热泵热水机也可参照使用。 2、规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而构成本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 191包装储运图示标志（GB/T191—2000，eqv ISO 780:1997） GB/T 1720 漆膜附着力测定法 GB/T 2423.17电工电子产品基本环境试验规程试验Ka：盐雾试验方法（GB/T 2423.17---1999，eqv IEC60068-2-11：1981） GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划（GB/T 2828.1—2003,ISO 2859:1999 IDT） GB/T 6388 运输包装收发货标志 GB 8624建筑材料燃烧性能分级方法 GB/T 10870—2001容积式和离心式冷水（热泵）机组性能试验方法 GB/T 13306 标牌 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB/T 17758单元式空气调节机 GB/T 18430.1蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组第1部分：工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组
集中供暖项目空气源热泵 技 术 协 议 甲方： 乙方： 2016年9月22日
一、总则 （甲方）与（乙方）经双方友好协商，就集中供暖项目空气源热泵的订货事宜及所涉及的技术问题达成共识，形成以下条款： 1.1本技术协议书适用于集中供暖项目空气源热泵及其附属设备的性能、结构、调试及售后服务等方面。 1.2本技术规范书所提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，乙方应保证提供符合现行技术规范书和现行工业标准的优质产品。 1.3本协议书所使用的标准与乙方所执行的标准所发生矛盾时，按较高标准执行。 1.4签订合同后，甲方保留对本协议书提出补充要求和修改的权利，乙方应予以配合，具体项目和条件由甲乙双方商定。 1.5乙方应严格按照甲方提供的技术资料、进行生产、严格执行甲方所提供的技术资料中的制造规范和检验标准。 1.6乙方负责履行设备制造和交货进度。乙方保证不能因正在履约的其它项目及其他任何原因，而影响到本投标设备按期保质保量的完成与交货。 1.7乙方在设备制造过程中发生侵犯专利权的行为时，
其侵权责任与甲方无关，应由乙方承担相应的责任，并不得影响甲方的利益。 二、技术规范及相关要求 2.1空气源热泵设备技术参数表如下：
2.2供暖系统机组全部正常运行供回水温差不低于8℃，或运行流量在满足8℃温差下能够正常启动机组。 2.3结合基础的承重能力，热泵机组在正常供暖运行情况下，重力负荷不超过0.5T/㎡。 2.4需提供设备具体详细的运行参数及运行曲线，所提供数据必须是设备运行或模拟运行的实际参数，不得为推论值。 2.5在国标工况下制热能效比不低于 3.5,以第三方的检测报告原件为准。 2.6在室外7℃、设备出水温度55℃、进出水温差不小于10℃时，能效比COP不得低于2.8； 在室外-5℃、设备出水温度55℃、进出水温差不小于10℃时，能效比COP不得低于2.4； 在室外-15℃、设备出水温度55℃、进出水温差不小于10℃时，能效比COP不得低于2.1；以上数据需提供国家权威机构检测报告原件或复印件加盖公章，作为设备质量验收依据。 2.7空气源热泵应提供降噪具体措施，降噪后满足《社会生活环境噪声排放标准》噪音标准要求（昼间60分贝，
常用制冷剂种类及特性 新闻来源: 空调技术网2005-6-14 11:13:12作者: 未知责任编辑: LOG 说明 制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量，既制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。 1987年9月在加拿大的蒙特利尔室召开了专门性的国际会议，并签署了《关于消耗臭氧层的蒙特利尔协议书》，于1989年1月1日起生效，对氟里昂在的R11、R12、R113、R114、R115、R502及R22等CFC类的生产进行限制。1990年6月在伦敦召开了该议定书缔约国的第二次会议，增加了对全部CFC、四氯化碳（CCL4）和甲基氯仿 （C2H3CL3）生产的限制，要求缔约国中的发达国家在2000年完全停止生产以上物质，发展中国家可推迟到2010年。另外对过渡性物质HCFC提出了2020年后的控制日程表。 HCFC中的R123和R134a是R12和R22的替代品。 制冷剂的要求氨（R717）的特性 制冷剂的分类氟哩昂的特性 制冷剂的要求 热力学的要求 在大气压力下，制冷剂的蒸发温度(沸点)ts要低。这是一个很重要的性能指标。ts愈低，则不仅可以制取较低的温度，而且还可以在一定的蒸发温度to下，使其蒸发压力Po高于大气压力。以避免空气进入制冷系统，发生泄漏时较容易发现。 要求制冷剂在常温下的冷凝压力Pc应尽量低些，以免处于高压下工作的压缩机、冷凝器及排气管道等设备的强度要求过高。并且，冷凝压力过高也有导致制冷剂向外渗漏的可能和引起消耗功的增大。 对于大型活塞式压缩机来说，制冷剂的单位容积制冷量qv要求尽可能大，这样可以缩小压缩机尺寸和减少制冷工质的循环量；而对于小型或微型压缩机，单位容积制冷量可小一些；对于小型离心式压缩机亦要求制冷剂qv要小，以扩大离心式压缩机的使用范围，并避免小尺寸叶轮制造之困难。 制冷剂的临界温度要高些、冷凝温度要低些。临界温度的高低确定了制冷剂在常温或普通低温范围内能否液化。 凝固温度是制冷剂使用范围的下限，冷凝温度越低制冷剂的适用范围愈大。
空气源热泵热水器原理 由生活中的常识中我们可以知道，热水可以自己慢慢向空气中放热，冷却成凉水，这表明热量可以从温度高的物体——热水自动的传递到温度低的物体——空气。那么可不可以将这个过程反过来进行，将温度较低的空气中的能量向热水中转移呢？热力学第二定律指出：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。这就是说，热量能自发的从高温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体传向高温物体。但这并不是说热量就不能从低温物体传向高温物体，就向水泵能够使水从低处流向高处一样，热泵通过消耗一部分电能，也能够使热量从低温物体传到高温物体。空气源热泵热水器就是根据这样一个原理来工作的，通过消耗少量的电能驱动压缩机，使制冷剂吸收空气里的热量来加热生活用热水的，其制热效果比传统热水器高出3倍，而消耗的电能仅为普通热水器的三分之一，并能从根本上杜绝了漏电、一氧化碳中毒的危险 热泵热水器的工作过程如下：如上图所示，压缩机通过消耗一部分电能，将低温低压的制冷剂气体压缩成高温高压的气体，高温高压的气体在冷凝器中放出热量将水加热，自己温度被降低，经过膨胀阀节流降压后，变成低温低压的气液混合物，在蒸发器中制冷剂吸收其他介质（如空气、井水）中的热量，变成低温低压的气体，然后再被压缩机吸收，压缩成高温高压的气体加热热水。 与其他形式的热水器相比，热泵热水器主要有安全、节能、环保的特点。 安全性： 传统热水器以燃气、电和太阳能为主，三分天下，燃气热水器安全性较差，燃烧不充分和水压不稳定易造成燃气中毒和烫伤事件，电热水器的漏电隐患和住宅接地不良也对消费者的生命安全造成严重威胁，太阳能热水器储水式的特点决定了其在晴天时，水温可能很高，造成烫伤，阴雨天的电辅助加热却留下安全隐患，与以上热水器不同，热泵热水器制热过程是通过压缩机排出的高温高压制冷
电空气源热泵 一、电空气源热泵作原理图及工作原理 1、电空气源热泵作原理图 电空气源热泵作原理图 2、电空气源热泵作原理 （1） 低温低压制冷剂经膨胀阀节流降压后，进入空气交换机中蒸发吸热，从空气中吸收大量的热量Q1； （2） 蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂（此时制冷剂中所蕴藏的热量分为两部分：一部分是从空气中吸收的热量Q1，一部分是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q2）； 压缩机蒸发 器 空气热量的输入 冷凝 器 电能的输入 储液罐 过滤器膨胀阀 热水出冷水入热 用 户
（3）被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其所含热量（Q1+Q2）释放给进入热换热器中的冷水，冷水被加热到55℃（最高达65℃），直接给用户供暖； （4）放热后的制冷剂以液态形式进入节膨胀阀，节流降压......如此不间断进行循环。 二、电空气源热泵有如下特点 1、用途广泛、四季无忧 空气能（源）热泵既能在冬季制热，又能在夏季制冷，能满足冬夏两种季节需求，而其他采暖设备往往只能冬季制热，夏季制冷时还需要加装空调设备。 2、安全运行、保护环保 空气能（源）热泵采用热泵加热的形式，水、电完全分离，无需燃煤或天然气，因此可以实现一年四季全天24小时安全运行，不会对环境造成污染。 3、使用灵活、没有限制 相比太阳能、燃气。水地能（源）热泵等形式，空气能（源）热泵不受夜晚、阴天、下雨及下雪等恶劣天气的影响，也不受地质。燃气供应的限制。 4、节能科技、省电省心 空气能（源）热泵使用1份电能，同时从室外空气中获取2份以上免费的空气能（源），能生产3份以上的热能，高效环保，相比电采暖每月节省75%的电费，为用户省下如此可观的电费，很快就能收
制冷剂的种类及特性 制冷剂又称制冷工质，是制冷循环的工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量，既制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热。当前能用作制冷剂的物质有80多种，最常用的是氨、氟里昂类、水和少数碳氢化合物等。 1987年9月在加拿大的蒙特利尔室召开了专门性的国际会议，并签署了《关于消耗臭氧层的蒙特利尔协议书》，于1989年1月1日起生效，对氟里昂在的R11、R12、R113、R114、R115、R502及R22等CFC类的生产进行限制。1990年6月在伦敦召开了该议定书缔约国的第二次会议，增加了对全部CFC、四氯化碳（CCL4）和甲基氯仿（C2H3CL3）生产的限制，要求缔约国中的发达国家在2000年完全停止生产以上物质，发展中国家可推迟到2010年。另外对过渡性物质HCFC提出了2020年后的控制日程表。 HCFC中的R123和R134a是R12和R22的替代品。 制冷剂的要求氨（R717）的特性 制冷剂的分类氟哩昂的特性 制冷剂的要求 热力学的要求 在大气压力下，制冷剂的蒸发温度(沸点)ts要低。这是一个很重要的性能指标。ts愈低，则不仅可以制取较低的温度，而且还可以在一定的蒸发温度to 下，使其蒸发压力Po高于大气压力。以避免空气进入制冷系统，发生泄漏时较容易发现。 要求制冷剂在常温下的冷凝压力Pc应尽量低些，以免处于高压下工作的压缩机、冷凝器及排气管道等设备的强度要求过高。并且，冷凝压力过高也有导致制冷剂向外渗漏的可能和引起消耗功的增大。 对于大型活塞式压缩机来说，制冷剂的单位容积制冷量qv要求尽可能大，这样可以缩小压缩机尺寸和减少制冷工质的循环量；而对于小型或微型压缩机，单位容积制冷量可小一些；对于小型离心式压缩机亦要求制冷剂qv要小，以扩大离心式压缩机的使用范围，并避免小尺寸叶轮制造之困难。 制冷剂的临界温度要高些、冷凝温度要低些。临界温度的高低确定了制冷剂在常温或普通低温范围内能否液化。 凝固温度是制冷剂使用范围的下限，冷凝温度越低制冷剂的适用范围愈大。
空气能热泵热水系统的设计选型 随着人们生活水平的提高，热水器在各个场所使用越来越广泛。而选择中央热水工程方案首要考虑安全，同时要求管理方便、节能和环保。空气源热泵热水机组没有燃烧，没有排放，没有易燃易爆触电等隐患，比各种锅炉、电热水器都安全。又不像太阳能怕阴雨天和黑夜，能够全天侯工作。机组自动运行可无人值守。不仅初投资小，而且运行费用非常低，因此近年来空气能热水系统迅速发展。 空气源热泵热水设备是新一代的节能环保产品，符合当前建设节能社会的国 策。该系统采用热泵逆卡诺原理，从空气中的到大量免费热能，不但环保、安全、管理简单(全自动控制)，而且不受天气影响全天候运行，是目前所有热水系统中综合经济性能最好的一种,可以节省可观的运行费用。 下面根据设计手册，和09版给排水技术措施对空气源热泵机组的设计选型做了单独整理。 一、热泵热水机组选用要求 空气能热水机组热源是空气，其性能受环境影响较大，根据现有资料： 1.环境温度低于-15℃时，大部分热水机阻不能正常启动。这就要求热水机组使用区域要求适用地区 冬季环境温度最低温度高于-15℃。 2.环境温度低于10℃时，热水机组制COP值开始衰减。这意味着要满足用户要求，系统需要辅助热 源。这就加大了热水系统的能耗。热水用水不经济。 由此可知空气源热泵热水机组适用于夏热冬暖地区。根据我国气候条件，推荐在长江以南地区选用空气源热泵机组。
二、热水供水系统设计 （一）计算参数 1.热水用水定额
2.冷水温度 在计算热水系统的耗热量时，冷水温度应以当地最冷月平均水温资料确定。无水温资料时，可按表6.2.1确定。 3.用水水温 采用集中热水供应系统的住宅，配水点的水温不应低于45℃。盥洗用、沐浴用和洗涤用的热水水温参见表6.2.3 注意：集中热水供应系统中，在水加热设备和热水管道保温条件下，加热设备出口处与配水点的热水温度差，一般不大于10℃。
空气能热水器工作原理 空气能热水器，又称热泵热水器，也称空气源热水器，是采用制冷原理从空气中吸收热量来制造热水的“热量搬运”装置。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。2009年9月1日，由美的、同益等新能源家电企业参与制定的，中国首部空气能热水器国家标准《家用和类似用途热泵热水器》于同年9月1日正式出台实施。2009年10月26日媒体报道，空气能热水器开始在一些家庭中流行起来。 工作原理 空气能热水器是按照“逆卡诺”原理工作的，形象地说，就是“室外机”像打气筒一样压缩空气，使空气温度升高，然后通过一种-17℃就会沸腾的液体传导热量到室内的储水箱内，再将热量释放传导到水中。 运用热泵工作原理制热，与空调制冷相反——国家制冷标准是1000瓦，电制冷2800瓦。根据热平衡的原理，同时最少产生2800瓦的热量，加上输入的1000瓦电，实际产生的热量在3000——4000瓦，把这些热量输送到保温水箱，其耗电量只是电热水器的四分之一（电热水器即使热效率100%，输入1000电也只有1000瓦的热）。空气能热水器则不需要阳光，因此放在家里或室外都可以。太阳能热水器储存的水用完之后，很难再马上产生热水。如果电加热又需要很长的时间，而空气能热水器只要有空气，温度在零摄氏度以上，就可以24小时全天候承压运行。这样一来，即使用完一箱水，一个小时左右就会再产生一箱热水。同时它也能从根本上消除了电热水器漏电、干烧以及燃气热水器使用时产生有害气体等安全隐患，克服了太阳能热水器阴雨天不能使用及安装不便等缺点，具有高安全、高节能、寿命长、不排放毒气等诸多优点。空气能热水器的寿命一般可以达到15至20年。 简单地说，空气能热水器的原理就是通过蒸发器抓取空气中的热量并通过压缩机提升并输送、释放热量到水箱中从而把水加热到指定温度。 具体说明如下： 空气能热水器工作原理说明： 空气能热泵热水器顾名思义关键就在于热泵。要靠热泵把存在于空气中的低品味热能搬运到水中从而把水加热，这就要求压缩机能够承受高温高压，另外必须有较大面积的蒸发器，因为与空气接触的面积越大，在同等条件下搬运的热能就越多，能效比就会更高。更为很关键的是搬运热能的工质（也叫冷媒、俗称雪种）要能在严寒的冬季把寒冷空气中的低品味热能搬运到水中去，要求工质两态（液态与汽态）转换温度要低于-25℃，同时要产生65℃热水又要求工质的临界压力要低，否则会使压缩机进入高压保护而制不了高温热水，长期运行在这种状态下会缩短压缩机使用寿命。针对以上几点，我们采用了美国谷轮压缩机和比同行业大了1.5倍面积的换热器，并且研发了全新的工质，打破了其他品牌只能使用R22或者R417等单一的高压工质不能适应寒冷或者过热天气制热水不能超过55℃的局限。我们的机组在产生65℃热水时的压力不超过22kg，而其他同类产品在制取热水达到55℃时的压力就已经超过此值了。压缩机过压会产生两个问题，一是因为过压是压缩机使用寿命缩短，而是压缩机过压后进入停机保护状态，无法及时产出热水。 热泵对于国内大多数人来说还是个陌生的名词，但热泵理论在19世纪已经问世。逆卡诺循环热泵热水器是利用逆卡诺循环原理来工作。工质（冷媒）指的是在一定环境状态下的液态低温介质，因各种介质的化学性质不同，它们的蒸发温度也不同。我们的热泵热水器使用的工质蒸发温度在-35℃~-25℃。举一个简单的例子，把一块冰放到比它自身温度高的环境中会融化，环境温度越高融化速度越快，如果再用风扇对着冰吹的话融化速度会更快，因为这时冰是在和空气环境寻找“热平衡”，可想而知热泵热水器中的工质象冰一样在空气中寻找“热平衡”，它利用压缩机将已吸取热量的工质压缩后迅速膨胀并与水换热，水吸收了工质的热量，然后通过节流装置使已经汽化的工质收缩变成液态，再回到蒸发器中与空气进行热交换，同时使用风扇提高其换热效率，而后又回到压缩机，如此周而复始的工作。
空气源热泵工作原理分析 一、热泵简要介绍 日常生活中泵的应用很多，泵是一种提高位能的装置，根据用途不同有水泵、气泵、油泵等。 热泵，顾名思义就是泵热的装置。热泵技术是近年来在全世界备受关注的新能源技术，目前较多地应用于冷暖空调机。 热泵按结构、用途等可以有多种分类，如果按所取热源方式，常见的可分为空气源热泵、水源热泵、地热热泵等。 三、空气源热泵原理介绍 空气源热泵热水器是空气源热泵的其中一种用途方式。空气源热泵系统的主要工作原理就是利用少量高品位的电能作为驱动能源，从低温热源（空气当中蕴涵的热能）高效吸收低品位热能并传输给高温热源（水箱里的水），达到了“泵热”的目的。 热泵技术是一种提高能量品位的技术，它不是能量转换的过程，不受能量转换效率极限100％的制约。利用热泵热水机释放到水中的热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，所以平均能效比能达到400%以上。也就是1度电通过热泵能产生4度电的效果。
三、各种热水器的比较能源利用率 家用型空气源热泵系统结构示意图： 四、系统结构流程说明 压缩机→高压保护器→换向阀→热交换器（家用型水箱）→节流装置→蒸发器→低压保护器→气液分离器→压缩机。 商用型空气源热泵系统结构示意图：
商用型空气源热泵系统安装示意图： 五、斯米茨水源热泵介绍
多乐?斯米茨水源热泵是一种空气能产品，适用于宾馆、商场、办公楼、学校、别墅、住宅小区的制热及制冷。 多乐?斯米茨水源热泵优势特点： 1、高效节能 水源热泵是目前空调系统中能效比（COP值）最高的制冷、制热方式，理论计算可达到7，实际运行为4～6。运行费用仅为普通中央空调的40～60%。 2、节水省地