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海宁金能热水器有限公司HNJN－NBPX－0011培训资料一、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（即大家熟知的LordKelvin勋爵）发表论文，提出了热量倍增器（HeatMultiplier）的概念，首次描述了热泵的设想。当时，热泵供暖的对象主要是民用，供暖需求总量小，特别是对由于采暖方式及其对环境的影响尚没有足够的意识。人们采暖的方式主要是燃煤和木材，因而，热泵的发展长期明显滞后于空调的发展。上世纪30年代，随着氟利昂制冷机的发展，热泵有了较快的发展。特别是二战以后，工业经济的长足发展带来的对供热的大量需求及相对能源短缺，促进了大型供热及工业用热泵的发展。1973年的全球性能源危机，进一步促进了热泵在全世界范围内的发展。但热泵在世界范围内的大规模商业应用是最近20年的事，如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵，而1997年就安装了45，000台，到目前为止已安装了400，000台，而且每年以10％的速度稳步增长。我国的热泵事业近几年已开始起步，而且发展势头看好。目前，我国利用较多的是水源热泵，而用空气源热泵制取生活用热水在国内近两年刚刚起步。二、空气源热泵技术概况热泵热水器是一种新型热水和供暖热泵产品，是一种可替代锅炉的供暖设备和热水装置。与传统太阳能相比，热泵热水器不仅可吸收空气中的热量，还可吸收太阳能。热泵热水器通过制冷剂温差吸热和压缩机压缩制热后，与水换热，大大提高热效率，充分利用了新能源，是将电热水器和太阳能热水器的各自优点完美的结合于一体的新型热水器。目前，热泵热水器有空气源热泵热水器、水源热泵和太阳能型三种系列，是开拓和利用新能源最好的设备之一。空气源热泵是当今世界上最先进的产品之一，该产品以制冷剂为媒介，制冷剂在风机盘管中吸收空气中的能量，再经压缩机压缩制热后，通过换热装置将热量传递给水，来制取热水，热水通过水循环系统送入用户散热器进行采暖或直接用于热水供应。三、热泵种类一、空气能（热泵）以空气作为“源体”，空气能热泵，通过冷媒作用，进行能量转移。目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的40—50%，年产量海宁金能热水器有限公司HNJN－NBPX－0012为400余万台。热泵冷热水机组自90年代初开始，在夏热冬冷地区得到了广泛应用，据不完全统计，该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到20—30%，而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。二、水源热泵以地下水作为冷热源体，在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向其排放、实现对建筑物供冷。虽然目前空气能热泵机组在我国有着相当广泛的应用，但它存在着热泵供热量随着室外气温的降低而减少和结霜问题，而水源热泵克服了以上不足，而且运行可靠性又高，近年来国内应用有逐渐扩大的趋势。三、地源热泵地源热泵是以大地为热源对建筑进行空调的技术，冬季通过热泵将大地中的低位热能提高对建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量，以备冬用。由于其节能、环保、热稳定等特点，引起了世界各国的重视。欧美等发达国家地源热泵的利用已有几十年的历史，特别是供热方面已积累了大量设计、施工和运行方面的资料和数据。四、复合热泵为了弥补单一热源热泵存在的局限性和充分利用低位能量，运用了各种复合热泵。如空气-空气热泵机组、空气-水热泵机组、水-水热泵机组、水-空气热泵机组、太阳-空气源热泵系统、空气回热热泵、太阳-水源热泵系统、热电水三联复合热泵、土壤-水源热泵系统等。1、太阳-空气热源热泵系统太阳-空气热源热泵系统是在传统的空气热源热泵系统的基础上，利用太阳能热源而新开发的系统。它可以制冷、供热、供生活热水，是一种利用自然能源、无污染、适用性广、效率高的新型冷热源系统。2、土壤-水热泵系统土壤-水热泵（下称土壤热泵）可利用低品位的土壤热能提供热水或向建筑物供暖。美国、德国及瑞典等北欧国家，已有上万台此类热泵装置在运行，土壤热泵技术已趋成熟，并迅速地加以推广使用。目前正在制订土壤热泵用于供暖的技术规范。3、太阳能-水源热泵空调系统太阳能水源热泵系统由三部分组成，即太阳能集热系统、水源热泵系统和热水供应系统。其系统是将建筑物的消防水池作为蓄水供应系统。以解决太阳能的间歇性和不稳定性。当环路水温高于35℃时，水源热泵空调系统同消防水池断开，冷却塔投入运行，当环路水温在15~35℃之间时，太阳能作为冷却塔停止运行，生活热水供应的热源收集的太阳能用来加热生活用水；当环路水温低于15℃时，环路与消防水池连海宁金能热水器有限公司HNJN－NBPX－0013通，太阳能水源热泵空调系统吸收太阳能。若仍有多余的太阳能时，可继续加热生活用水。热泵除上述四类以外，还有喷射式热泵、吸收式热泵、工质变浓度容量调节式热泵及以CO2为工质的热泵系统。四、金邦空气源中央热水器的特点·高效节能：集热效率高，运行成本低。(同比用电量是电热水器四分之一)·绿色环保：高新科技的结晶，代表未来发展方向。·安全节约：无后顾之忧，初装费低，一元钱当四元钱花。·四季制热：阴雨天或寒冷冬季，均能全天候合成高温热源。·时尚耐用：用料精选。(使用寿命在18年以上)·设计精堪：全自动控制，免维护运行，代表制热高新精尖科技五、金邦空气源中央热水器与常规太阳能产品相比的优点1、适用范围广，产品适用温度范围在-10-40℃,并且一年四季全天候使用，不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响，都可正常使用。2、可连续加热，与传统太阳能储水式相比，空气源热水器可连续加热，持续不断供热水，满足用户需求。3、运行成本低：与常规太阳能相比，在春、夏、秋季阳光较好时，运行费用高于太阳能，但在阴雨天和夜晚，热效率远远高于太阳能的电辅助加热。全年平均下来，常规太阳能辅助系统全年耗能比产品全年总耗能还要高出很多。4、安装方便：空气源热水器占地空间很小，外机与空调室外机相似,可直接接保温水箱或与供暖管网连接,适合于大中城市的高层建筑，对于大型中央供热问题，产品是最好的选择。六、空气源热水器缺点1、性能系数受气象条件限制空气源热泵的性能随室外气候变化明显，一般说夏天运行COP值较高，耗电较少；冬季在-5℃以上运行时，节省能源消耗。当室外温度低于-10℃以后，效率下降明显。2、影响空气源热水器性能的因素海宁金能热水器有限公司HNJN－NBPX－00142.1室外空气温度与空气源热水器出水温度在机组设计的额定工况下：夏季室外空气温度35℃，机组出水温度60℃，机组制热性能系数COP值在3.5左右；冬季室外空气温度7℃，机组出水温度60℃（不计化霜损失），制热系数COP值也在2.7左右。以说明空气源热水器的制热性能与室外气候有直接的关系。2.2结霜对机组的影响空气源热水器冬季供热运行时，最大的一个问题就是当室外气温较低时，室外侧换热器翅片表面会结霜，如不及时化霜，霜层会越结越厚，影响空气实际流通量，并阻碍了盘管上的热交换，重者会结冰，压缩机出现低压保护停机。2.3融霜方式空气源热水器换热器上出现结霜，会影响机组的正常有效的供热，故必须定时化霜。目前在市场上应用的各类空气源机组的融霜方式各种各样，但效果差异很大。空气源热水器采用反向循环来化霜，此时压缩机停止供热运行，系统作制冷运转，故系统供热量受明显影响。结霜严重时，平均半小时化一次霜，一次化霜的时间为5分钟左右，因化霜减少的供热量达17%左右。另外，室外温度降低时，空气源热水器的出力明显减少。0℃条件下，空气源热水器的实际出率为额定工况下的90%左右。-5℃情况下，出力只有额定工况下的75%左右，-10℃条件下供热量只有额定工况下的60%左右。而由于除霜控制方法问题，大约27%的除霜功能是在翅片表面结霜不严重，不需要除霜的情况下进入除霜循环的。有关文献提出的最佳除霜时间控制及最大平均供热量控制除霜等方法，从理论上讲很有新意，但实现起来比较困难。3、结论3.1冬季室外供暖计算温度低于-10℃的地区不宜使用，使用的经济性差；冬季室外空气相对湿度平均值高于65%的地区不宜使用，湿度过高时空气换热器结霜严重，一般除霜耗能10%以内是必须的，过高则不经济。除霜时机组是在做无效运行，除霜不净，空气热交换器不能有效工作，因此除霜时间，要根据当地气温、湿度的具体情况来设定。海宁金能热水器有限公司HNJN－NBPX－0015七、金邦空气源热水器的结构与工作原理（1）系统组成：压缩机、室外换热器、主毛细管、冷凝器、气液分离器、管接头、高、低压阀、电磁四通阀、辅助毛细管、单向阀。（2）制热工作原理海宁金能热水器有限公司HNJN－NBPX－0016制冷剂被压缩制冷剂冷却放热气液压缩机电磁冷凝器盘管分离器成高温高压蒸汽四通阀成常温高压液体电磁液态制冷剂蒸发吸热制冷剂降压截流主辅助四通阀成低温低压气体成低温低压液体毛细管毛细管八、系统主要部件1、室外部分1.1、压缩机如果我们把热交换器比作空气源热水器外机的毛细血管，压缩机则是空气源热水器外机的心脏，制冷剂相当于血液，空气源热水器外机是通过压缩机改变制冷剂的温度和压力，从而使其物理状态发生变化，通过吸热和放热进行热量交换，压缩机是制冷剂温度和压力发生变化的动力金邦空气源中央热水器采用的压缩机都是知名品牌，如广东美芝、LG、三星、日立等。这些品牌压缩机都属于单转子式旋转压缩机，单转子压缩机只有一个转子，转子连接在一根偏心旋转轴上，当转子顺时针旋转时，汽缸右边的容积在增加，制冷剂气体被吸入气缸里；而汽缸左边的容积在减少，气体被压缩，并从排气口送入冷凝器，当转子上部与汽缸上部接触时，压缩过程终止，并开始进入下一个循环。它的优点是零部件少、可靠性高、能效高。1.2、换热器换热器翅片是由铝铂制成的、因为铝铂的传热效果好。当制热时，室外的蒸发器表面温度低，水蒸气会在上面凝成水珠，将翅片中的缝隙堵住（翅片间距1-2mm），导致空气无法通过空调器进行循环，影响热交换，增大噪音。而对铝铂进行了亲水处理。高压阀管接头管接头低压阀单向截止阀室外换热器海宁金能热水器有限公司HNJN－NBPX－0017（上面镀一层亲水膜）使水不会在铝铂上形成水珠，而是附在铝铂上，借重力流入接水盘中，空气会顺利穿过缝隙，进行循环。1.3、节流控制器件节流控制器件可大致分为节流类和控制类，毛细管属于节流型器件，主要控制冷媒流量的大小，电磁四通阀和分离器属于控制型。主要控制冷媒的流动方向、水分含量、杂质含量和汽液的比例。1.4、四通阀的结构及工作原理当电磁阀线圈处于断电状态，如图（Ⅰ），先导滑阀在右侧压缩弹簧驱动下左移，高压气体进入毛细管①后进入右端活塞腔，另一方面，左端活塞腔的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀左移，使排气管与室外机接管相通，另两根接管相通，形成制冷循环。当电磁阀线圈处于通电状态，如图（Ⅱ），先导滑阀在电磁线圈产生的磁力作用下克服压缩弹簧的张力而右移，高压气体进入毛细管①后进入左端活塞腔，另一方面，右端活塞腔的气体排出，由于活塞两端存在压差，活塞及主滑阀右移，使排气管与室内机接管相通，另两根接管相通，形成制热循环。1.5、制冷剂制冷剂分为单一制冷剂和混合制冷剂。单一制冷剂只含有一种化学物质，其热物理性能参数恒定不变，例如，R22、R134等。混合制冷剂是由两种或两种以上制冷剂组成的混合物。根据它在气液相平衡时气相和液相的组成是否相等又分为共沸混合制冷剂和非共沸混合制冷剂。气液相平衡时气液两相组成相等的属于共沸混合制冷剂(包括相平衡时气液两相组成近似相等的近共沸混合制冷剂)，组成不相等的属于非共沸混合制冷剂。金邦空气源中央热水器采用的制冷剂为混合制冷剂R22。r22在空调温区内具有优越的物理特性和制冷性能，而且性能稳定，技术成熟，价格低廉。R2