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空气源热泵基础知识介绍

2020-04-02

一、空气源热泵热水器基础知识

1、名称解释

空气源--热能来源于空气中;另外还有 水源、地源等。

热泵--一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置 。

2、几种常见的名称叫法

国内目前常见的几种叫法:空气源热水器、空气源热泵热水器、空气能热水器空气能热泵热水器、热泵热水器,其中准确的叫法应是“空气源热泵热器”。

国内的一些行业协会为了统一称呼,利于这种热水器在国内的推广,统一称为空气能热水器,这个叫法虽不太准确,但比较直观,易于让消费者理解。

3、发展历史

追溯其渊源,空气能热水器属于外来术;

1824年,热泵的理论起源于卡诺发表的关于卡诺循环的论文;

1850年初开尔文提出冷冻装置可以用于加热;之后许多科学家及工程师对热泵进行了长达80年的大量研究。

1924年,空气源热泵技术发明,但并未被人们充分认识和应用;

20世纪60年代,世界能源危机爆发,热泵以其回收低温废热,节约能源的特点,经过改进而登上历史舞台受到人们的青睐。比如美国,热泵的产量从1971年的8.2万套/年增至1976年的30万套/年,1977年再次增加为50万套/年,而此时,日本后来居上,年产量超过50万套。

在欧美大多数发达国家,如澳大利亚、英国、法国、德国、北欧南欧等国家,热泵产品已经进入了大多数家庭。1998年美国的调查数据显示,美国约有30%的热水供应设备采用空气能热水机组,到从2001年开始美国每年安装40万台空气能热水器,并保持每年10%的速度递增。

2000年我国开始尝试热泵在热水设备上应用;

2002年前后空气能热水器引进中国登陆广东;

2003年我国广东出现一批专业生产空气能热泵热水器的制造商和销售商。

二、空气源热泵热水器原理 

热泵技术是基于逆卡诺循环原理实现的。

主要由:压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个部分组成。

三、空气源热水器产品结构介绍

空气源热泵分类

1.按热源分类

空气源热泵:以空气为低位热源,从中吸收热量到高位热源的装置。 

水源热泵:以水作为低位热源,从中吸收热量到高位热源的装置。 

地源热泵:以地下埋管或地下水作为低位热源,从中吸收热量到高位热源的装置。

泳池机组:专门给泳池恒温加热的热泵机组,一般恒温为28±2℃。该机组的水换热器材质采用钛管制作。

空调热泵:能制冷,制热,又生产生活热水装置(三联供)。

冷热水机组:能够单独产生冷水和热水或者同时产生冷热水的装置。

空气源-水源热泵:可以单独从空气和水中吸收热量或者同时从空气和水中吸收热量到高位热源的装置。 

2.按供热温度分类

高温热泵(65℃ 以上)

低温热泵(60℃ 以下)

3.按加热方式分类

直热式:一次性把冷水加热到设定温度

循环式:多次循环把冷水加热到设定温度

浸泡式:把换热管直接放在保温水箱内,冷水加热到设定温度

4.按就用领域分,

家用型、商用型。一般认为3P以下的机器家用型,以上是商用型。

5.按结构分:分体式、一体式。

主要是看水箱和主机是否是合在一起的。一体机看起来体积比较小,外观比较漂亮,但受体积限制,容量做不大,且效率比较低。

6.按工作温度分:普通(南方)型、低温(北方)型

普通型一般工作温度范围:-5℃-43℃,基本适用长江以南地区。

低温型一般工作温度范围:-15℃-40℃适用长江以北地区。

7.按工作电压分:单相220V、三相380V

8.按机器出风类型分:顶出风、侧(横)出。

9.按冷媒加热方式:内盘管,外盘管

四、空气源热泵部件功能

1、压缩机:

它的作用是将蒸发器低温低压制冷剂蒸汽吸入,并压缩到高温高压的过热制冷剂蒸汽,然后排到冷凝器。

压缩机分类

A、容积式:

(1)活塞式

(2)回转式:a转子式b涡旋式c螺杆式

B、离心式

空气源热泵热水器采用转子式压缩机与涡旋式压缩机,家用系列采用转子式压缩机,商用系列采用涡旋式压缩机

(1)超高能效

能效比目前市场先进的活塞式高压型还高12%

(2)可靠性

运动部件少,轴向及径向的谷轮专利柔性设计提供了前所未有的耐液击和容忍杂质的能力。

(3)内置电机断路装置,能有效保护电机免受高温及高电流损坏.

(4)低噪声,低排气脉冲.

(5)内部设计有超高压泄压及喷气增焓设计。

(6)近100%容积,效率带来超常的制热能力.

2.翘片式换热器

翘片形式:开窗式,波纹式,平片式。

表面材料:亲水铝箔,光铝箔,钛金铝箔

空气源热泵热水器蒸发器基本上采用平片式亲水铝箔。

低温低压液态制冷剂吸热转换低温低压蒸汽

3.水水冷凝器

(1)螺旋套管式换热器

大直径的不锈钢无缝钢管内套一根螺旋铜管,两者紧密的配合在一块,铜管里面走冷却水,铜管和钢管之间的螺纹空隙走制冷剂.水与R22逆向流动.

优点:制造简单,换热效率高,而且价格便宜。水在铜管中紊流状态,不易结水垢,防冻能力强,不易堵塞,对水质要求低,性价比高。

缺点:体积较大,不能适用于大功率的机组。

(2)板式换热器 

由316超低碳不锈钢板片压制,真空焊接而成.水和制冷剂在薄片中间隔流动,接触充分,换热效率高.适用于功率较大的机组 。

优点:结构紧凑,体积小,冷却水量小,换热效率高,具有很强的耐腐蚀能力,

缺点:价格较贵,防冻能力差,对水质要求高,容易堵塞。

(3)壳管式换热器 

盘管采用高效翅片管,换热面积是光管的3.7倍,盘管紧凑的螺旋结构保证冷媒能充分换热,水路流速均匀。换热效率高,体积小,不容易堵塞,可以使用于任何机组。

(4)沉浸式盘管冷凝器

由水箱和紫铜管组成.紫铜管绕成盘管形状.结构简单.结水垢后不容易清洗.时间久,换热效率差.紫铜管抗腐蚀性差,有可能导致盘管泄漏的可能.

(5)泳池钛管换热器

由钛管和PVC塑料外壳或者不锈钢外壳组成温度限制在45℃以下。

特点:具有较强的抗腐蚀能力,能够抵抗水中的氯离子的侵蚀;很高的传热系数和换热效果。

4. 节流部件

分类:A 毛细管B 热力膨胀阀C 电子膨胀阀

作用:把从冷凝器出来的高温高压制冷剂液体节流降压后变成低温低压的液体,然后排入到蒸发器。

(1)毛细管

毛细管是由一般内径为0.7-3.2mm,长度0.6-6m,适用于冷凝压力和蒸发压力较稳定的小型热泵装置;由紫铜管拉制而成,价格低廉。只适合于某种工况下运行,如果要变工况的话,它就无法调节制冷剂的流量,而且制冷剂的充注量要求比较准确,容易发生脏堵和冰堵。

(2)热力膨胀阀

分类:内平衡和外平衡两种。

优点:调控能力比毛细管好,有一定的调节能力。

缺点:由于控制信号是通过感温包感受蒸发器出口处工质过热度变化再由感温介质传到膜片处,时间滞后较大,控制精度不高,且由于膜片的变形量有限,调节幅度不大,当热泵的制热量大范围调节且控温精度要求较高时,需采用电子膨胀阀。

(3)电子膨胀阀

它由检测控制执行三部分组成.按驱动方式分为:电磁式膨胀阀和电动式膨胀阀两类.

A.电子膨胀阀具有很好的双向流通性能

B.能够准确控制制冷剂流量

c.电子膨胀阀具有智能化节流、全开、关断的能力,能够根据外界的环境温度进行调节,使机组始终工作在稳定的状态。

5.其他制冷系统部件

(1)四通阀的功能:能够使制冷系统在制冷和制热两种模式中自由切换 。

(2)风机部件

组成:由单相电容运转异步电机和风叶组成.

作用:加速空气从外界吹过蒸发器表面,以提高蒸发器的传热效率和散热性能。

特点:低转速,低噪音,大风量。

(3)气液分离器的功能:把从蒸发器出来的多余的未蒸发器完的制冷剂液体和气体分离出来,保证压缩机吸入的都是气体。

(4)制冷剂 

制冷剂的作用:用于在制冷系统中通过自身的状态变化来传递热量的工质。简称冷媒。目前常见的制冷剂种类有:R22,R407C,R417A,R410A,R142b等

6.电控系统

组成:由电路板、变压器、控制面板、信号线、各种温度传感器、交流接触器、热过载保护器、接线端子、线路组成.

五、空气源热泵热水器选型说明

(一)、 产品选型原则:

A、 以冬天使用条件为主,一般普通型的空气源热泵热水器冬天(-2~-5℃)的产热量约为正常情况下的65~70%,考虑到还有结霜问题,冬天实际制热能力约为正常的60%。

B、 宜大不宜小;

C、 根据用水人数、用水时间、主要用水时段、用水方式和用水量等来选择产品;

D、 根据使用场所和安装位置选定产品。

E、 根据客户消费习惯、消费水平和要求选定产品。

(二)、每天总用水量计算基本参照数据: 

青海空气源热泵

(三)、机组的选型

机型选择要根据所计算的季节的热负荷和机组所需要的加热时间进行确定,大负荷用大功率机组,小负荷用小功率机组.其次就要根据用水要求,是直热式还是循环式,机组与水箱的配置等进行选择.

(四)、循环水泵和供水泵的选型

循环水泵按照机组的功率和主机和水箱之间的扬程进行选择,机组的流量可以按照下面公式进行计算:

水泵的流量(m3/h)=机组额定制热量÷(3~5)

供水泵选型按照用户每小时的用水量和用水处的扬程和水阻力损失进行计算,可以近似用下面的公式计算:

供水泵的流量(m3/h)=每个用水点的用水量×同时用水点的数量÷0.95

(五)、水箱的选型

水箱的选型要根据用水量和建筑物所能承受的重量来选择,为了保温效果好,一般水箱内胆采用304不锈钢,外层采用201不锈钢,中间采用聚氨酯发泡保温。

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