二氧化碳热泵热水器
二氧化碳热泵热水器
跨临界CO2循环的提出
二氧化碳(CO2)热泵热水器原理图
上世纪90年代初，挪威NTH大学的Lorentzen教授根据CO2的特殊物性提出跨临界CO2循环，极大地推动了CO2系统在制冷领域的发展。在过去的十几年中，国内外许多研究机构对跨临界CO2循环投入了大量的研究，成为制冷界的一个研究热点。跨临界CO2系统在高压侧的较大温度变化（约80—100℃）的放热过程，非常适合用于热水加热，因此，对热泵领域的研究最先开始于热泵热水器。
基础性研究与企业开发研究现状
1996年，挪威SINTEF研究所的Nesk和Petterson在NTNU－SINTEF热能实验室建成了世界上第一台热泵热水系统试验台。原型机电动机的效率为 0.9，当蒸发温度为0℃，气体冷却器入口水温从8℃，供水温度80℃时，系统性能系数COP仍然高达3.6，而且该实验系统能够提供90℃的热水。研究结果表明，CO2热泵热水器比电热水器节约能耗75％左右。
2000年，挪威科技大学Zakeri和Nesk等人在挪家生产半成品食品的ASEggprodukt工厂建立了第一台示范性工业用CO2热泵热水器。初步实验参数如下：蒸发温度14.3℃，吸气压力 50bar，压缩机吸气温度26℃，排气温度100℃，放热压力113bar，气体冷却器CO2出口温度9.2℃，水的进出口温度6.7/66℃，水的质流率0.26m3/hr，供热功率18.43kw，压缩机耗功3.2kw，系统供热性能系数可高达5.77。R. Kern（2006）将冷热水分层水箱应用于CO2热泵热水器中，冷水从水箱底部进入热水器，热水则从水箱顶部提供，从而提高了CO2热泵热水器性能。
2005年，挪威科技大学Stene设计了三段逆流式气体冷却器以更好的与其温度滑移相匹配。气体冷却器低温段用于水的预热，中温段用于低温空间供热，高温段用于将水加热到 60—70℃。
日本电研院（CRIEPI）与东京电力公司（TEPCO）及DENSO公司的
M.Saikawa，K.Hashimoto等人合作于1998年9月开始进行CO2热泵热水器的基础理论研究。1999年，他们建起了CO2热泵热水器原型机实验台。2000年，在TEPCO对改进型CO2热泵热水器的全年平均性能系数进行了测算，结果表明包括风扇和水泵耗功在内的全年系统平均COP值仍可高达3.0，而且改进型系统在外界空气为－20℃时，仍可提供高达90℃的热水。
日本Sanyo电器公司Mukaiyama等人研制的家用CO2热泵热水器，采用 20—120Hz的变频电动机驱动，在恒温室中对该系统在不同温度、湿度的性能进行了测试。结果表明制取65℃和90℃的热水时，年平均COP分别为3.53和2.72，比传统锅炉减少40%的CO2排放量。日本日立公司（2006）
开发了能够随时提供热水的家用CO2热泵热水器。该热水器额定制热量和COP分别为23kw和4.6，不用掺混冷水就可以直接提供所需水温的热水。2002年，日本大金和松下公司也各自推出了自己的CO2热泵热水器。
在日本，从2001年投放市场以来，销售量稳步上升。根据制热量、水箱容量和地区适应性的不同，现今日本市场上有Mitsubishi、Daikin、Sanyo、Hitachi、Matsushita、Toshiba、Denso、Chofu等各公司共计16种以上不同类型的CO2热泵热水器。
国内院校中，天津大学、上海交通大学、西安交通大学等学府也对CO2热泵热水器开展了研究，天津大学和上海交通大学还制作了样机并对样机进行了详细的研究。国内企业方面，庆安制冷对CO2热泵热水器也进行了细致研究和样机开发工作。为了能使其自身开发的CO2压缩机在系统上有很好的表现，专门投入研发力量从CO2热泵热水器结构设计、流程进行设计、系统控制策略、电机拖动控制策略、控制器和水路系统等角度进行详细研究，为其今后CO2压缩机的推广奠定基础。
CO2热泵热水器的仿真研究现状
Yokoyama（2007）采用数值模拟的方法分析研究了外界环境温度对家用风冷式热泵热水器性能的影响。Cavallini（2005）对基本的两级压缩机中间冷却跨临界CO2系统（无回热器）进行了试验测试，并根据实验数据建立了热力学模型，分析优化了两级压缩机中间冷却跨临界CO2系统。通过在回气管路上增加回热器和在气体冷却器后增加后冷却器，可提高
COP25%。Agrawal N（2007）同样对两级压缩机中间冷却跨临界CO2系统进行了优化设计，提出了三种优化方式并得出相应循环的最优高压压力和压缩机级间压力的计算公式。Skaugen等人对CO2制冷系统进行了计算机模拟，此模型可以对系统进行稳态模拟，也可以对系统进行优化设计。既可以用于制冷计算，也可以用于制热计算，而且空气和水都可以用做热源和热汇，这样包括了热水加热、空调、制冷和热泵系统。Wang和Hihara对CO2和
R22热泵热水器的性能进行了研究，对每个部件和整个系统建立了模型。结果显示，CO2热泵热水器的COP值低于R22装置；但是当系统中加入回热器后，CO2的COP与R22 相当，只不过CO2压缩机的排气温度增加很快，并且最佳高压压力时所对应的制热量明显降低。Sarkar（2006）建立了跨临界CO2热泵系统同时制冷和制热时的稳态模型，得出了最优的COP和高压侧压力的关系式。Skaugen和Svensson对CO2跨临界热泵装置进行了动态模拟。他们首先开发了一个稳态模型，以便为动态模拟提供相关的初始数据，以及为CO2热泵装置的设计和操作进行优化。结果表明，两者在定性方面符合得很好。Pfafferott和Schmitz开发了CO2制冷系统用Modelica 程序库模型，并对其进行了稳态和动态模拟，数据进行了比较结果显示符合得很好。
国内主要有上海交通大学的丁国良等人进行了CO2汽车空调的仿真研究。Ma?Y?T对膨胀机在跨临界两级压缩CO2制冷系统中的优化配置进行了研究。Yang JL对三种不同循环形式的带膨胀机跨临界两级压缩CO2制冷系统进行了热力学分析比较，得出了膨胀机在两级压缩CO2制冷系统中最优的配置形式。
CO2膨胀机构研究现状
1) 活塞式膨胀机
1994年，德国Dresden大学Heyl P教授和Quack博士开始研制开发跨临界CO2循环膨胀机。Heyl?P教授和Quack H博士（1999）开发出的第一代自由活塞膨胀压缩机，采用双作用对称式结构，具有两个膨胀缸和两个压缩缸，在CO2制冷实验台上的测试结果表明，与采用节流阀时的系统COP 相比可提高30%。Nickl（2002）在发表的论文中介绍了第二代自由活塞式膨胀压缩机。通过增加一个双臂摇杆，使膨胀机活塞和压缩机活塞的运动速度不同，从而解决了第一代中膨胀机活塞和压缩机活塞必须同步运转的问题，减小了效率损失，其系统性能比第一代提高10%。
Nickl等（2003）开发的第三代自由活塞式膨胀压缩机重新采用了第一代的全压膨胀原理，但是通过三级膨胀的办法，提高膨胀功的回收，减小效率损失。Quack等（2004）对第三代膨胀压缩机样机成功进行了原理性实验。实验验证了膨胀机的控制机构完全可行，同时验证了CO2自身携带的润滑油就可满足机器的润滑需要，无需额外的润滑系统。Nickl（2005）给出了对样机进行进一步实验得出的P-V图，并估算出膨胀机等熵效率达到65%—70%，压缩机等熵效率超过90%。
Li等（2000）对CO2循环系统中不同的膨胀设备进行了热力分析，提出采用涡管和活塞式膨胀机来减小节流损失。BaekS（2002）将一商用的四冲程两缸发动机改造成活塞式膨胀机，吸、排气口的开闭采用快速电磁阀控制，实验测得膨胀机的等熵效率为10%左右， CO2制冷系统COP可提高7%—10%。BaekS（2005）对研制的活塞式膨胀机建立了详细的数学模型，并通过模型对样机进行了分析。
2) 涡旋式膨胀机
Preissner（2001）和HuffJ（2003）将两台半封闭式R134a涡旋压缩机改造成CO2膨胀机。样机Ⅰ的动盘盘高减小为1.7mm，样机Ⅱ的动盘高度则保持不变，仍为14mm。但是因为内部泄漏比较大，样机Ⅰ的最大等熵效率和容积效率仅为28%和40%。对于样机Ⅱ，由于膨胀机的工作容积大，减弱了内部泄漏的影响，其性能高于样机Ⅰ，最大等熵效率和容积效率分别为42%和68%。Westphalen D（2004）也在理论上对CO2涡旋膨胀机进行了研究，提出了CO2涡旋膨胀机的设计方案和功回收的方式，预测其泄漏损失约为20%，摩擦损失约为15%，总效率可达到72%左右。
3) 滚动转子式膨胀机
天津大学的魏东，查世彤，李敏霞，管海清等人先后对CO2滚动转子式膨胀机进行了开发和研究。魏东开发了第一代D3ER1.0型滚动活塞膨胀机。初步实验表明，膨胀机样机可以正常运转。查世彤在第一代的基础上开发了第二代D3ER2.0型滚动活塞膨胀机，通过增加滚针轴承减小膨胀机内部的摩擦，为防止外泄漏，将发电机和膨胀机合并为一体。李敏霞在
D3ER2.0型膨胀机上进一步的改进成新型滑板滚动活塞膨胀机，型号
D3ER2.1，将线密封改为面密封，理论计算泄漏可减小50%。此外，李敏霞又设计开发了D3ESW1.0摆动转子式膨胀机，将滚动活塞与滑板做成一体，以减小膨胀机内部泄漏环节。样机的测试结果表明，D3ER2.1型和D3ESW1.0型膨胀机效率均高于D3ER2.0型膨胀机分别为33%—44%和35%—47%。管海清则在前人研究的基础上，设计开发了摆动转子式膨胀压缩机，测试出了样机中膨胀机和压缩机的效率分别为30%—50%和60%—80%。
4) 其他膨胀机
伦敦City大学的Stosic（2002）在理论上对CO2双螺杆膨胀压缩机进行了研究，膨胀机和压缩机的转子通过共轴方式连接，并置于两个独立的腔中，从而避免工质的内部泄漏。通过该配置方式，膨胀压缩机的轴向负荷可以完全抵消，径向负荷较小20%。
Fukuta（2003）对滑片式膨胀机进行了研究，建立的数学模型模拟结果显示，泄漏是影响滑片式膨胀机性能的主要因素，传热的影响相对较小，模型预测滑片式膨胀机总效率在20%—40%，并随着转速的增加而增大。由滑片式油泵改造成的CO2滑片式膨胀机样机，在膨胀机进口压力9.1MPa，温度40℃，出口压力4.1MPa的工况下，总效率可达到43%。Fukuta（2006）研制了滑片式膨胀压缩机样机，其中压缩机部分作为CO2循环的二级压缩机。实验结果显示，压缩机部分的性能主要受压缩机前后压差和转速的影响。
英国MIEE?Driver公司对普通的滑片式膨胀压缩机进行了改进，并申请了专利。
5) 其它膨胀设备
Li DQ建立了喷射器等压混合模型，并在2006年进一步建立了两相流动喷射器和相应的CO2循环系统的模型。计算结果发现，主喷嘴膨胀过程的等熵效率为95%，但副喷嘴的等熵效率很低只有26%。
Tdell（2006）对CO2冲击式膨胀机进行了研究，目前这种膨胀机的效率非常低，喷管的等熵效率只有60%左后，能够回收的功仅占等熵膨胀功的20%—30%左右。
CO2压缩机的研究现状
1) 活塞式压缩机
1998年，Süβ和Kurse对Bock公司生产的开启式CO2活塞压缩机和Danfoss A/S公司的斜盘式CO2压缩机进行了研究。
Dorin公司在1998年IKK博览会上展示了开发的半封闭CO2活塞式压缩机，包括双缸单级和两级压缩机两种形式。瑞士苏黎世大学对应用在家用热水器上的半封闭小型无油活塞式CO2压缩机进行了研究开发。
Nesk等人对半封闭式两级CO2活塞式压缩进行了研究，测试结果显示转速1450 r/min下，效率和等熵效率最大分别达到0.8和0.6，且在低温工况下，其性能要优于单级压缩。
日本DENSO公司和静冈大学合作开发了活塞式CO2压缩机，对样机进行了测试并与理论计算结果进行了比较。研究发现活塞环的密封效果很好，但是存在通过气阀的反泄漏，这对相对较小的工作容积的压缩机效率影响很大。
国内上海交通大学的陈江平和上海易初通用合作开发了车用斜盘式
CO2压缩机并进行了一系列的研究。
2) 滚动活塞式和摆动活塞式压缩机
日本三洋公司开发出了全封闭CO2双级滚动活塞式压缩机。这种气路设计，使得机壳内压力为一级排气压力，约为5-6MPa，减小了压缩机工作腔与机壳腔体之间的泄漏，有利于提高压缩机的效率，据报道其在50—80Hz 的工作频率下，最高绝热效率可达到0.8以上。
日本大金公司设计开发了摆动转子式CO2压缩机。日本大金公司研究认为，由于CO2摆动转子压缩机的偏心距较小，虽然其工作压差很大，但设计强度要求与R410A压缩机相当。
Hubacher和Groll对一台全封闭两级压缩CO2转子式压缩机进行了实验测试，结果显示压比在1.5—5范围内，容积效率为0.78—0.9。Dreiman 和Bunch开发了全封闭式CO2转子压缩机。Yokoyama等人对用于热泵系统的两级压缩级间补气滚动转子式CO2压缩机进行了开发并进行了实验研究，在高压比和低转速情况下，两级压缩型式的CO2压缩机在效率和供热能力方面均优于单级。
在国内，庆安制冷从2004年开始对滚动转子式CO2压缩机做了详细研究。主要工作集中在压缩机耐高压整体结构设计、轴承系统可靠性设计、供油系统设计、零件静态和动态强度设计、关键部件耐磨设计、压缩机运行带油量研究和分析、润滑油评估、零部件材料选取、电机设计、集中绕组直流电机拖动控制方案研究、控制器设计和制造工艺技术研究。在2008年开发出样机，样机容积效率达到0.75%-0.91%，并通过了可靠性评价实验。
3) 涡旋压缩机
日本DENSO公司研制了CO2涡旋压缩机用于CO2热泵热水器中。
日本松下公司在410A涡旋压缩机的基础上，对涡圈、壳体等部件进行了重新设计，开发了CO2涡旋压缩机样机。对样机的实验结果表明，压缩机容积效率和绝热效率随转速增大而增加，在34.6—48.2Hz工作频率范围内，容积效率在0.72—0.86之间，等熵效率为0.43—0.47。日本三菱重工
也开发了用于CO2热泵热水器的涡旋压缩机，压缩机的绝热效率可达到0.76。Yano和Nakao等人还开发了大容量的CO2涡旋压缩机。
4) 滑片压缩机
美国马里兰大学和日本静冈大学合作对CO2滑片压缩机进行了理论研究，包括可行性、压缩腔内的温度和压力等关键参数分析、容积效率和指示效率的估算、滑片的受力情况等。研究发现，泄漏损失是影响压缩机效率的主要因素。另还对两级压缩滑片式CO2压缩机和滑片式膨胀压缩机进行了分析。
5) 螺杆压缩机
日本Maycom公司开发了CO2单级螺杆压缩机，设计的机组同时进行制冷和制热，压缩机排出的CO2首先用来加热热水，节流后用于制冷。英国City大学开发了用于CO2螺杆式膨胀压缩机。
CO2换热器的研究现状
1998年挪威NTNU的Pattersen开发了CO2系统紧凑换热器，利用多个平板组成传热管，平板被挤压成微通道。
Schonfeld和Kraus对超临界流体换热进行理论计算和实验研究，发现计算结果高于实验值，说明超临界不能用常规对流换热方法精确计算。Dang 和Hiara也进行了上述工作，比较了多个关联式，并在Pilta方程的基础上建立了新的关联式，计算结果与试验结果误差为20%。东京大学的Hihara 和Tanaka对高压下CO2流体沸腾做了大量的试验，由于在蒸发器内，流体涉及两相流换热，流体的流型对换热影响很大。挪威NTNU的Pattersen对CO2流体在微通道内低压沸腾流动流型进行试验研究，给出了流型图，同时对CO2蒸发流动压力降进行了测试。Grol和Kim都对CO2流体干度对水平管换热系数的影响进行了理论与试验研究，当CO2流体完全变为蒸汽，则换热器系数迅速下降，换热效果恶劣。Choi对CO2流体在垂直管道的蒸发换热情况进行了实验研究，发现低流体干度区，随干度的增大，换热系数增大，当干度超过某一值时，换热系数迅速下降。Kim等人对CO2多层微通道蒸发器进行理论和试验研究，所建理论模型与试验吻合较好。Kulkarmi 等人对消除CO2微通道换热器各通道的干度不均有性方面进行了研究。
CO2热泵热水器问题与展望
CO2热泵热水器面临的主要问题在于不断提高效率和降低成本，从而提高自身与常规热泵热水器的竞争力。在提高效率方面需要依靠在技术方面的创新。
1) 膨胀机构的开发
通过理论分析，采用膨胀机替代节流阀并回收膨胀功可以大幅度提高跨临界CO2循环的性能。因此国内外许多研究机构都在投入大量的研发力量进行研究，目前公开文献报道涉及膨胀机型式有活塞式、自由活塞式、
涡旋式、滚动转子式、摆动转子式、滑片式等，虽然已经开发出样机，但是许多技术性问题人需要突破。
2) CO2压缩机效率的不断提高。
压缩机是整个跨临界CO2循环系统的关键部件，其效率的高低直接影响系统的性能。目前许过厂家和研究机构通过改进CO2压缩机的结构，提高加工精度，改善运动部件的润滑条件等措施提高CO2压缩机的效率。
3) 换热器换热效率的不断提高。
通过对CO2循环系统的有效能分析发现，除节流损失外，换热器的损失同样占据总损失的很大一部分，对单级CO2循环，甚至超过了节流损失，因此开发高效紧凑式换热器是提高CO2循环系统性能的至关重要。
4)CO2热泵热水器的冷热同时利用。
理论研究表明，同时利用CO2热泵热水器的冷热量可以显著提高系统的效率，因此，研制同时提供热水和制冷的热泵热水器更有意义。
商用空气能热泵热水器几种应用方案
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
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。
生能空气源方案样本
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 -
空气源热泵热水器的原理和发展史
空气源热泵热水器的原理和发展史 追溯其渊源，空气能热水器应该算是个舶来品。空气源热泵技术1924年就已在国外发明。然而在很长的一段时间里并没有被人类充分地认识和运用。直到20世纪60年代，世界能源危机爆发以后才受到充分的重视，所以此后世界各国纷纷加大了研发力度，进一步推广了热泵技术，使得目前热泵技术已经比较广泛地使用。20世纪70年代初期，由于"能源危机"的出现，热泵又以其回收低温废热，节约能源的特点，在产品经过改进后，更受到了人们的青睐。比如美国，热泵的产量从1971年的8.2万套/年猛增至1976年的30万套/年，1977年再次跃升为50万套/年，而此时日本后来居上，年产量更超过50万套。目前热泵市场每年都在成倍增长，发展势头相当迅猛。在欧美大多数发达国家，如澳大利亚、英国、法国、北欧及南欧的一些国家，热泵产品已经进入了大多数家庭，而在我国的毗邻国家如新加坡、马来西亚等也是热泵热水器使用比较普遍的国家。 相对来说，空气源热泵热水器在我国起步则比较晚，国内厂商关注该产品也是近几年的事情。由于前期在产品的导入时，市场培育不够，因而无论是从技术还是从产品上来看均还处在初级发展阶段。而这两年来，在各方面能源紧缺的情况下，空气源热泵热水器逐渐被广大厂商重视起来，尤其是近两年来有了比较大的增长，单就生产企业也由屈指可数的几家突飞猛进爆涨到目前的几十家甚至近百家。还有一些手工作坊或者纯粹靠贴牌组装而卖产品的则更加不在少数。而04年进入的数家空调企业更加壮大了这一队伍的规模。
总体来说，就目前而言，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。 四、什么是空气源热水器： “空气能”热水器是一种采用空气热能生产热水的热水器。通过电能驱动空气压缩机搬运空气中的热量，通从冷媒的膨胀和压缩实现与水的热交换。它是继燃气热水器、电热水器和太阳能热水器之后的第4代热水器，它综合电热水器和太阳能热水器的优点安全、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。 五、空气源原理： 空气源热水器以制冷剂作为媒介，冷媒吸收了环境空气中的热量后汽化，通过压缩机压缩制热，变成高温高压气体，再经热交换器与水交换热量后，经膨胀阀释放压力，回到低温低压的液化状态，通过制冷剂的不断循环，不断吸收空气中的低品位热量，并将该部分热量转移，来制取热水。 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
空气源热泵热水器简介
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)
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。
空气源热泵热水器国家标准全文
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
空气源热泵技术协议
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，
空气能热水器-原理-使用说明书
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
CO2热泵技术
CO2热泵技术 摘要：CO2作为热泵工质在跨临界状态下循环，在气体冷却器中产生温度滑移，适合水的加热。在分析了CO2跨临界循环特点的基础上指出，CO2可与传统的制冷剂及其替代物相竞争，具有较高的制热效率。给出CO2热泵干燥系统的两种形式，并作简要分析。指出CO2作为热泵工质面临的问题。 关键词：二氧化碳；跨临界循环；热泵热水器；热泵干燥 1 CO2工质概述 1.1 CO2工质发展史 在1850年,Twing提出在蒸气压缩系统中采用CO2作为制冷剂并获英国专利。1869年Lowe 第一次成功使用CO2应用于商业制冷机,证实了CO2作为制冷剂的可能性。1882年Linde设计开发了采用C02为工质的制冷机。1884年Raydt设计的CO2压缩制冰系统获得了英国专利。1884年Harrison也设计了一台采用CO2的制冷装置并获得了英国专利。1886年Windhausen设计的CO2压缩机获得了英国专利,并于1890年开始投人生产。随后C02制冷剂的使用有了快速的发展。20世纪40年代在英国的船上广泛采用了CO2压缩机。 1931年,以R12为代表的CFCs制冷剂一经开发,便以其无毒、不可燃、不爆炸、无刺激性、适中的压力和较高的制冷效率,很快取代了CO2在制冷方面的位置,CO2逐渐不再被作为制冷剂使用,最后一艘使用CO2制冷机的船只在1950年停止工作。 进人到20世纪末期,由于CFCs对于臭氧层和大气变暖的重要影响,为保护环境,实现CFCs替代成为全世界共同关注的问题。世界范围内的CFCs替代进程在不断加快。中国制冷空调行业的替代转换工作起始于上世纪90年代初。前国际制冷学会主席G.Lorentzen在1989～1994年大力提倡使用自然工质,特别是对于CO2的研究与推广应用上起了很好的推动作用。目前跨临界CO2热泵及其部件的开发研究已经成为制冷领域的热点之一【1】。 1.2 CO2工质的性质 常温下,CO2是一种无色、无嗅的气体。其相对分子量为44.01,临界压力为7.37MPa,临界温度为31.1℃ ,临界容积为0.00214m3/kg,比热容为0.833kJ/(kg.K),三相点温度为-56.57℃ ,三相点压力为416kPa,在101.325kPa下,其升华温度为-78.15℃ ,蒸发热573.27kJ/kg。CO2是碳的最高氧化状态,具有非常稳定的化学性质,既不可燃,也不助燃。 作为制冷剂,人们希望其安全性、循环效率、价格等方面均佳,但实际上并不存在一种十全十美的制冷剂。与其它制冷剂相比,CO2也有其优势与不足。表1和表2列出的几种制冷剂性质的比较。
~~空气源热泵热水机形式对比分析
第11卷 第3 期2011年6月 REFRIGERATION AND AIR -CONDIT IONING 20-23 收稿日期:2010-11-08 作者简介:张剑飞,本科,助理工程师,主要从事制冷与空调方面的研究。 空气源热泵热水机形式对比分析 张剑飞 秦妍 (大连三洋压缩机有限公司) 摘 要 针对使用相同型号压缩机的一次加热式与循环加热式热泵热水机进行试验研究。分别对机组的主要参数如水流量、冷凝温度、蒸发温度、过冷度、吸气过热度进行对比分析,同时对两者运转情况和除霜方式进行简要对比。 关键词 空气源;热泵热水器;一次加热;循环加热;性能 Comparative analysis on the forms of air source heat pump water heater Zhang Jianfei Qin Yan (Dalian SANYO Com pressor Co.,Ltd.) ABSTRACT Studies one -time heating H PWH (heat pump w ater heater)and circulate heating H PWH w ith the same co mpr essor by contrast ex perim ent.M akes a co mpar ative analy sis of main parameters o f the units,such as w ater flo w rate,co ndensing tem pera -tur e,evaporating temper ature,subco oling ,superheat,meanw hile makes a simple com -parison of o peratio n condition and defro sting w ays of tw o units. KEY W ORDS air source;heat pump w ater heater;one -time heating;circulate heating;per -formance 空气源热泵热水机是继锅炉、燃气热水器、电热水器和太阳能热水器之后的第4代热水制取装置。周峰等[1] 给出了几种热水器形式的对比,见表1。从表中可以看出,热泵热水机在多方面都具有明显的优势,在能源供应日益紧张的今天,空气源热泵热水机凭借其高效、节能、环保以及安全等诸多优势势必会成为未来应用的主流。 国外同类产品已经相当成熟,在发达国家的使用比例有的高达70%。在日本其应用已经普及,生活热水工程中有60%~70%使用空气源热泵热水机;在澳大利亚达到30%~40%;在欧洲、美洲也有大量应用[2]。 但是我国引入该技术时间并不长,这一产品的技术成熟度还较差。因此,对热泵热水机产品进行全面、深入的了解,以便更好地设计和应用是非常必要的。笔者针对国内市场广泛应用的2种不同形式的热泵热水机进行对比分析,就影响机组性能的主要参数如水流量、蒸发温度、冷凝温 度、过冷度、过热度等进行比较研究,同时对两者的运行状态和除霜方式进行简单对比。 表1 几种热水器对比 热水器种类空气源热 泵热水器 电热水器 太阳能热水器燃气热水器燃料种类电电 电 天然气有无污染 无无无 有有无危险性无有触电隐患有触电隐患危险是否方便方便较方便不方便较方便燃值860k cal/(kW #h)860k cal/(kW #h )860kcal/(k W #h)9000kcal/m 3热效率370%95%280%70%燃料单价0.5元/千瓦时0.5元/千瓦时0.5元/千瓦时2.0元/米3 120升水的费用/元 0.752.941.01.5年运行费用/元 273.8 1073.1 365 547.5 1 热泵热水机形式介绍1.1 热水机分类 GB/T 21362)20085商业或工业用及类似用途的热泵热水机6中已给出明确的分类,热水机按制热
空气能热泵热水机组的设计选型
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。
CO2空气源热泵热水机组可行性分析
CO2空气源热泵热水机组可行性研究报告 一、基本信息 二、技术可行性分析 2.1 节能原理 CO2热泵和普通热泵的工作原理基本一致，都属于蒸汽压缩式，区别在于使用的冷媒不一样。CO2热泵使用CO2作为工作冷媒，属于跨临界循环，在冷却器中的换热过程不存在相变，CO2降低的温度作为热量逐步被吸收，传热温差小，不可逆的损失小，同时因为排气温度高，最高可以制取90℃的热水。而且CO2蒸发温度较传统冷媒低，在低温条件下的效果也很好，解决了普通热泵在寒冷地区性能系数低甚至无法使用的问题。 2.2 核心技术 CO2热泵机组的基本部件和常规机组相比没有太大区别，主要有压缩机、气体冷却器/冷凝器、蒸发器、节流装置。但CO2跨临界循环的排气压力高，必须对选用的压缩机、管路、润滑油等进行专门设计，保证系统安全。 2.3 技术特点 1）CO2属于环保冷媒，无毒不燃，而且获取成本低。 2）可以制取高温热水（90℃），也可以在更低的环境下工作（-25℃）。 3）低温条件下能保持较高的性能系数。 4）系统高压运行，机组尺寸比常规机组小。 2.4 实施和维护难度 CO2热泵机组对安装环境没有特殊要求，但由于运行压力超过10Mpa, 对安
装工艺和后期维护都提出了更高的要求。 2.5 专业评价 CO2空气源热泵热水机组从技术原理上看是可行的，相对于普通热泵，其优势和先进性也是很明显的。在日本和欧洲市场，CO2热泵的发展也是比较成功的，系统使用数量在百万级，这也证明了CO2热泵技术的可行性。但由于高压运行，CO2热泵机组对设计制造、后期维护的要求都更加苛刻。 三、经济可行性分析 3.1 成本计算 根据代理商报价，制热功率70kw的机组单价为26万，加上安装调试费用，系统造价在30万左右。该机组能满足日均用水量15吨要求。 3.2 节能计算 假设某项目日均热水用量为15吨55℃热水，温升40℃，运行费用估算如下： 3.3 投资回收期计算 与柴油锅炉、燃气锅炉、电锅炉比较，CO2热泵年均节省费用分别为9.2万、3.6万、12.7万，作为改造项目使用的话，回收周期为3.2年、8.3年、2.4年。考虑到CO2热泵可以实现自动化运行，无需专人运行，也无需定期维护保养，年节省费用在3万元以上。综合起来，回收周器分别为2.5年、4.5年、1.9年。如果作为新建项目，回收周期还会明显缩短。 3.4 专业评价 单纯从节能角度考虑，CO2热泵已经很有使用价值。在寒冷地区，热水的需
空气能热水器及方案
. 目录 一、重庆丰都中学学生公寓基本情况 (2) 二、技术方案设计说明书 (2) 2.1工程概况 (2) 2.2设计依据和参数 (2) 2.2.1设计依据 (2) 2.2.2设计参数 (2) 2.3设计说明 (3) 2.3.1热水用量计算 (3) 2.3.2热水负荷计算 (3) 2.3.3设备选型计算 (4) 2.4保温水箱容量计算 (4) 2.5用电负荷说明（甲供） (4) 2.6水源说明（甲供） (5) 三、前期投资预算 (6) 四、项目合作方式 (7) 五、校方配合 (8) 六、售后保证 (8) 七、公司基本情况介绍 (9) 八、美的空气源热泵介绍 (13) 8.1. 美的空气源热泵机组介绍 (13) 8.1.1. 概述 (13) 8.1.2. 机组种类 (15) 8.1.3. 系统原理图 (16) 8.1.4. 热水系统简图 (17) 8.1.5. 热水机组参数表 (17) 8.1.6. 热水机组卓越的性能 (19)
一、重庆丰都中学学生公寓基本情况 重庆丰都中学学生公寓目前有学生公寓三栋：其中高中部公寓两栋，初中部公寓一栋。目前学生公寓内仅提供冷水。 二、技术方案设计说明书 2.1工程概况 学生宿舍热水系统设计采用空气源热泵热水系统。初步建议将机组与保温水箱安装在宿舍楼顶（宿舍屋顶承重经原房屋设计单位校核，若无法满足承重再考虑安装于地面）。 2.2设计依据和参数 2.2.1设计依据 现场情况及重庆市历史气候资料 GB50015-2003 《建筑给水排水设计规范》 GB/T50106-2001 《给水排水制图标准》 2.2.2设计参数 重庆冬季最冷月室外平均气温7℃ 冬季最冷月平均冷水水温：5℃ 主机设备配置设计标准：额定工况条件下（环境温度20℃，进水温
空气能热水器方案及报价模板
xxxxxxxxxx 格力空气源热泵热水器 设 计 方 案 xxxxxxxxxx 2Oxx年xx 月xx日
厂家介绍 热泵热水器市场销售额从02年开始，年均增长量达50%以上，08年销售额达到了14亿元，相对07年增长了100%，预计09年的增长仍将保持在50%以上。根据热泵热水器行业分析报告的预测，2012年热泵热水器产值将达到40亿元，其中大部分份额将来自于主要的空调企业，热泵热水器产品将成为众多空调企业新的利润增长点。 一、工作原理及主要结构形式 1、利用热泵原理，以消耗一部分电能为补偿，通过热力循环，从周围空气中吸取热量，通过 压缩机将其输送至冷凝器，将来自水箱内的冷水加热至生活或生产所需要的目标值（35～60℃可调）； 2、热泵热水机组因其节能，高效，环保而广泛应用于工厂、宾馆、酒楼、医院、美容美发店、 洗衣店、洗浴中心和热水应用量较大的其他场合。 二、主要结构形式： 1、静态加热式：分内盘和外盘两种方式.内盘换热器置于水箱中，将冷媒通入水箱中加热水; 外盘式是盘管缠绕在水箱外壁加热,给水箱中水加热,铜管不和水接触,避免了腐蚀和泄露,用水更安全. 2、直热式：冷水经过机组一次即达到设定温度。在循环式水路上增加冷凝压力调节阀。
系统工作原理图 直热式热水器产品系统图 产品定义 直热循环式机组 循环式是指冷水通过水泵在储水箱及机组之间经过多次循环加热，水温逐渐达到设定温度；直热式是指冷水经过机组一次即达到设定温度。格力直热循环式热水机属业内先进设计，集直热式与循环式于一体，既可作为直热式机组使用，也可作为循环式机组使用。机组有三个水口：直热进水口、循环进水口和热水出口，比市场上销售的常规直热式或循环式热水机多一个进水口。格力直热循环式热水机标准使用方式是以直热产水为主，循环保温为辅。无论是直热运行还是循环加热，出水温度均可达到50℃以上。
家用空气源热泵热水器设计经验总结
家用空气源热泵热水器设计经验总结 原理：压缩机将冷媒压缩成高压高温气态→经过换热器高压液态→经过毛细管或膨胀阀，低压气态和液态共存→经过蒸发器成低压气态 计算公式： 热量Q=4.2x M xΔT(千焦耳) 焦耳定律Q=I2x R x t(焦耳) 能效比=( 4.2x M xΔT)/(3600x用电度数) 加热时间=( 4.2x M xΔT)/(3600x额定功率) 1度电=1千瓦时=3600千焦 1千卡=1大卡= 4.187千焦耳 1.供热类型： a.循环储热式：商用、家用 b.直接加热式：家用 c.直供即热式：家用 d.相变即热式：商用 2.结构型式： a.一体式热水器：圆柱形水箱，占用空间较大 b.分体式热水器：圆柱形水箱，占用空间较大 c.分体式热水器：壁挂式水箱，占用空间较大，相对前两者占用空间小 3.水垢： a.循环储热式：容易在盘管处形成水垢，影响热量交换，进而影响能效比COP b.直接加热式、直供即热式：不容易形成水垢，水流直接贴冷媒管流动，可冲刷水垢 4.压缩机： 现在众多厂商都直接借用家用空调压缩机：其特点： a.家用选择功率：1～3P，运行时间2～3小时/每天,滚动转子式压缩机 b.商用选择功率：>3P，运行时间10小时/每天，涡旋式机组 c.家用压缩机冷媒R22压力值： 夏天低压是0.4MP～0.6MP 冬天是0.2MP～0.4MP 夏天高压(风冷)1.8MP～2.4MP,(水冷)1.4MP～1.8MP 冬天(风冷)1.6MP～2.0MP,(水冷)1.4MP～1.8MP
d.压缩机过压力：低压过低使汽缸或轴衬过热压缩机回油减少长时间运转使活动部位集碳由于冷热不均产生抱轴或卡死不利于长期使用。高压过高使压缩机工作在高温状态减少冷循环量使电机工作在超荷状态容易烧毁电机而且也不经济。 5.提高空调能效比的三种主要技术解决方案是： a.增加热交换表面积。有关资料的数据表明：空调能效比的增加基本上与两器（蒸发器和冷凝器）换热面积的增加成正比。因此采用多折式高效蒸发器和冷凝器、优质的铜管及铝箔来增加空调产品的热交换表面积及换热效率，可大幅提高空调的制冷果，达到节能的目的。 b.采用高效变频压缩机。我国空调厂家的产品目前主要采用定频定速压缩机，而由于运行状态和环境温度适应性的不同，采用变频压缩机的变频空调比同等能效比的传统定频定速空调节能30%左右。 c.采用节能环保的新制冷剂。据检测，在室外温度不超过35℃时，R410A空调系统的能效比较R22空调系统高，并且R410A制冷剂为近共沸混合物，温度滑移微小，对臭氧层破坏系数近乎为零，是R22的理想替代物。在美国和日本，R410A已成为房间空调和组合空调系统中R22的主要替代物。 6.换热器套管盘管：（如何计算传递热量Q值，内管尺寸及长度，外管尺寸及长度） 7.热泵冷媒R22剂量计算：（注入量的计算） 8.蒸发器面积： 9.冬季除霜： a.解决除霜问题主要从以下三个方面着手（1）改进换热器，延缓结霜或降低结霜对热泵性能的影响。（2）除霜方法的研究。（3）除霜控制方法的研究。下面主要讨论一下空气源热泵热水器的除霜方法及其除霜控制方法。 b.除霜方法 目前比较常见的空气源热泵的除霜方法有两种：四通阀换向除霜和热气旁通除霜。 四通阀换向除霜即：采用四通阀换向，将室外换热器转换成冷凝器来进行。故除霜系统比较简单。除霜所需的热量是从室内环境的吸热量、室内换热器蓄热量、压缩机消耗电力和压缩机蓄热量这四部分热量之和。 热气旁通除霜是指利用压缩机排气管和室外换热器与毛细管之间的旁通回路,将压缩机的高温排气直接引入室外换热器中,通过蒸汽液化放出的大量热将换热器外侧的霜层融化的除霜方法。在除霜时,四通阀不需换向,室内外换热器风扇停止运行。