珠海某大学学生宿舍热泵热水系统设计

珠海某大学学生宿舍热泵热水系统设计学院机械与车辆学院专业：姓名：指导老师：热能与动力工程学号：职称：110405021002教授中国·珠海二○一五年五月诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业论文《珠海某大学学生宿舍热泵热水系统设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，论文使用的数据真实可靠。

承诺人签名：日期：年月日珠海某大学学生宿舍热泵热水系统设计摘要在当代伴随着人们生活质量的提高,一系列的问题接踵而来。

生活水平的日益提高，人们逐渐对居住环境的要求也是越来越高。

与此同时人们对能源的需求量的增大逐渐成为一个话题，伴随着人们对能源需求的逐步增加,能源的供需质量与供需量的问题日益突出。

节能环保,以及人们对使用能源的要求，已成为当今社会迫切的问题。

当今社会的我们大量使用天然气、煤炭、石油等不可再生能源，同时在这些能源的使用时给我的环境也造成了严重的损坏，在人们对能源需求的日益增大的情况下，能源日渐枯竭，能源危机的问题也同样是人们必须严肃已待的。

在日常生活中消耗能源以换取我们必须的物质。

卫生热水就是我们日常生活中必不可缺的一项,随着生活水平的提高，人们对于日常所需也并不在那么吝啬。

随之而来的是人们对于卫生热水需求的增加,生活卫生热水的能耗也是日益加大。

那么如何降低热水系统的能耗,也成为人们日常生活中的不离口的问题，也是国家节能减排、环保的问题。

在科技日益发展的当今，更新换代的热水系统是通过将空气源热泵技术应用在其上，达到新一代热水系统的应用标准,空气源热泵热水系统将取代使用传统能源的热水系统。

更好的节能、环保等优势及其一身空气源热泵热水系统。

在追求实用的同时对能源的消耗也是干净清洁的能源，可以大大减小当代对传统能源需要的压力。

本设计《珠海某大学大学学生宿舍热泵热水系统》选取北京理工大学珠海学院第36栋宿舍楼进行设计。

通过根据舒适、实用、便于学校管理的原则，并且充分的考虑节能以及环保的要求，通过对各式多样的热水系统进行原则分析以及经济分析和节能环保分析，结合我校的第36栋学生宿舍的热水使用情况，本设计采用空气源热泵热水系统，以其进行我校的第36栋学生宿舍的空气源热泵热水系统的整个设计。

并对系统运行与控制方案进行合理的设计，最大限度的发挥空气源热泵系统节能的优势。

关键词：节能环保；空气源热泵；热泵热水系统；生活热水；设计；绪论能源是人类赖以生存和经济发展的重要物质基础，丰富而多样的能源资源储备在我国，例如煤炭、石油、天然气等，但是即便如此我们的能源资源也是有限的。

我国每人平均能源资源大大低于世界平均水平，根据某杂志计算表明，在2002年中国石油每人平均储量为2.9吨，仅仅达到世界平均值水平的11.6％。

在另一方面，能源应用的浪费以及能源应用设施的不更新换代，对于能源利用的效率很低。

中国社会经济的迅速发展，在迅速提高的人们生活水平下，人们对于卫生热水的需求量也是随之而增大的。

在社会需求量增大的情况下，多式多样的热水器应应着时代的需求而生，其中包括电热水器、煤气热水器、太阳能热水器等，各种热水器在社会中使用的日益普及，人们在卫生热水使用的同时，并未注意到能源的浪费。

当各式各样的热水器普及时，对于能源的浪费也是越来越严重。

对于能源的浪费和对不可再生资源的无节制的利用，这样也是导致我国生态逐渐恶化、环境严重污染的原因之一。

因此，大力开发新型能源应用设施与可再生能源的实际应用成为解决能源紧张和保护生态环境的一项前提任务。

老一代的热水器对于能源的消耗和对环境破坏的缺点，已经不符合人们当下时代对于节能环保的要求，对于热水器的更新换代早已迫在眉睫。

随着科学技术的发展、工艺的改进革新，推进了空气源热泵热水系统的出现，人们看到了空气源热泵热水系统的节能、环保、安全方面具的很多优点。

在家庭应用制取热水和商业应用制取热水的方面，都得到了大力的发展和应用，并且具有很大的发展前景和空间。

空气源热泵热水系统是继燃气热水器、电热水器和太阳能热水器的新一代热水装置，是可以替代锅炉的提供生活热水设备，并且具有节能、环保的双重优点。

21世纪的校园规划追求的是生态环保型的校园，如何合理的利用可再生能源减少环境的污染，缓解能源紧张，同样成为各高校建设关注的问题。

伴随着社会的发展，各高校的扩张，以及学生数量的增大，传统热水器的使用将面对生活实践的考验，面对能源紧缺这一严峻的事实，另一方面人们对热水器的使用安全日益看重，需要给予学生们用水安全、用水舒适、学校便于管理的卫生热水。

所以人们希望热水器既能提供生活热水，同时高效节能。

在面对这种形势的情况下，我们需要全面的普及高效、节能、环保的空气源热泵热水系统。

第一章热泵热水系统的概述第一节热泵概述1.1.1热泵简介热泵（Heat Pump）是一种以消耗部分能量作为补偿条件使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置。

热泵能够把空气、土壤、水中所含的不能直接利用的热能、太阳能、工业废料等转换为可以利用的热能。

根据热力学第二定律，热量是不会自动从低温区向高温区传递的，必须向热泵输入一部分驱动能量才能实现这种热量的传递。

热泵虽然需要消耗一定量的驱动能，但是根据热力学第一定律，所供给用户的热量却是消耗的驱动能与吸取的低位热能的综合。

用户通过热泵获得的热量永远大于所消耗的驱动能，所以说热泵是一种节能装置。

并且通常用于用于热泵装置的低温热源都是我们周围的介质例如空气、水（地表水、地下水、生活废水、工业废水）、土壤、太阳能。

在当今时代热泵技术是受人们关注的新能源技术.热泵技术既是一种有效的节能手段，又可以很大程度的降低对能源的消耗。

根据某统计来看，在2001年的时候中国的能耗已经可以达到了3.76亿吨标准煤的标准，从能源利用的角度来看热泵技术会比供水锅炉房能耗更节省。

所以说相对有效省能源的技术是热泵技术。

并且这项技术是一项减少大气污染的环保技术。

热泵技术可以把自然界中的低温废热转变成可利用的再生热能，这就为人们指明了提高能源利用率减轻环境污染、节约矿物燃料减少温室气体排放的一条新路径。

热泵技术的发展不仅与我国国民经济总体的发展和热泵本身技术改进革新发展有关，还与能源的结构与供应、环境保护与可持续的进程密切相关。

1.1.2热泵分类热泵按低位热源分类可以分为：空气源热泵系统、水源热泵系统、土壤源热泵系统、太阳能热泵系统。

热泵按低温热源所处的集合空间可以分为：大气源热泵、地源热泵。

热泵按热泵机组换热器所接触的载热介质可以分为：空气/空气热泵、空气/水热泵、水/空气热泵、水/水热泵、土壤/水热泵、土壤/空气热泵。

1.1.3热泵工作原理热泵的工作原理是由压缩机经过压缩排出的高压的制冷剂蒸汽，经过换向阀后流入室内冷凝器，制冷剂蒸汽冷凝时放出的热量，将空气加热，冷凝后液态的制冷剂，反向流过节流装置进入蒸发器，吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过换向阀后被压缩机吸入，完成制热循环。

这样，将外界空气(或循环水)中的热量“泵”入温度较高的室内，故称为“热泵”。

下图为热泵工作原理图。

1.1.4空气源热泵空气源热泵是当今世界上最先进的能源利用装置产品之一。

空去源热泵机组也被称为风冷热泵机组，空气源热泵以空气、水、太阳能等为低温热源，传统热水器与空气源热泵的工作原理是完全不同，空气源热泵电能的动力来源于电能，吸取热量来自于低温侧用以加热卫生用水，热水的供应通过循环系统直接将热水送入用户。

第二节空气源热泵热水系统的概述1.2.1空气源热泵热水系统的简介空气源热泵热水系统是一种可以替代锅炉，并且不受资源限制的节能环保型热水供应系统。

其本质是从自然界吸取热量，采用绿色无污染的冷煤，吸取空气中的热量，经过由蒸发器、压缩机、冷凝器、储液罐、膨胀阀等等几大部件，通过作功，生产出50度以上的生活热水，全年C.O.P值达3.0以上。

并且空气源热水系统可以是达到全天候24小时大水量、高水压、恒温提供不同需要的热水系统。

空气源热水器可以达到消耗能源小，并且环保的完成老一代热水器的热水供需任务。

老一代的热水器：燃气热水器、太阳能热水器、电热水器等慢慢的早已满足不了人们生活中的需要，人们需要更舒适、节能、安全的热水系统。

空气源热泵热水系统是新一代的热水系统，解决了当下人们对于卫生热水的需求以及缓解能源紧缺和环境损害的严肃问题，在这样的社会情势下所产生的必要产物。

它是继燃气热水器、电热水器、太阳能热水器之后深受人们亲睐的热水系统。

1.2.2空气源热泵热水系统的工作原理根据空气源热泵热水系统的工作原理，就能了解到空气源热泵热水系统比电热水器、燃气热水器等更节能。

空气源热泵热水器主要由热泵装置和保温水箱组成。

空气源热泵装置，主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置四个主要部分组成，通过让冷媒工质不断完成蒸发过程( 吸取环境中的热量)—压缩过程—冷凝过程（放出所吸收的热量)—节流过程—蒸发过程的循环，从而将环境中的热量转移到水中，达到空气源热泵热水器工作的目的。

如图1.2.2-1所示。

热泵在工作时，把环境介质（即空气)中储备的能量在蒸发器部件中加以吸收；它本身消耗一部分能量，这部分能量是通过压缩机的耗电；通过冷媒工质循环系统在冷凝器部件中进行放出热量，由此可以看出，热泵系统输出的能量正为压缩机部件做的功和热泵系统从环境中吸收的热量。

因此，热泵技术可以节约大量的电能。

图1.2.2-1 空气源热泵热水器工作原理第三节空气源热泵热水系统的发展及特点1.3.1空气源热泵热水系统的发展早在19世纪初随着进行中的工业革命，人们就对于是否能将热量从温度低的介质中通过某种过程泵送到温度较高的介质中这一问题产生了浓厚的兴趣，打开了空气源热泵的大门。

1854年W.Thomson教授提出了热量倍增器（Heat Multiplier）的概念，首次描述了空气源热泵的设想，迈出了人类对于空气源热泵的第一步。

当时人们在很长的一段时间内并没有足够的意识到空气源热泵的应用前景以及其对环境的影响，导致了空气源热泵的发展滞后。

直到20世纪60年代，世界能源危机的爆发促进了这项技术的进步。

各国才纷纷重视这项技术，加大对这项技术的研发，进一步的推广了空气能技术。

空气源热泵热水系统在国外已经有了近20的发展历史。

相对其他国家而言，我国在空气源热泵热水系统的起步比较晚，但是发展迅猛，根据国务院市场经济发展研究中心（DRC)在2006年的发布的“2006中国城市热水器市场报告”显示：空气源热泵热谁系统市场的年增长率在25%左右，未来3年有望形成每年50亿元的市场，预计这种增长势头将持续5年之久。

空气源热泵热水系统在我国备受关注，高效技能产品的出现是应时代发展的必然趋势。

随着能源紧缺的问题日益引起人们的关注，消费者的消费观念也随之在改变，从起初的关注价格，到现在关注品牌、功能、能耗等方面，这样日趋理性的消费行为注定成为空气源热泵热水系统普及的有利保障和支撑。