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。

空气源热泵热水器的除霜与空调系统空气源热泵的除霜不同，空调系统空气源热泵的除霜需考虑除霜过程是否对室内人体的热舒适性构成影响，是否影响空调效果，故空调系统空气源热泵的除霜采用热气旁通除霜较为合理，而空气源热泵热水器的除霜采用四通阀换向除霜较为合理。