文 献 综 述

1 课题背景

在生态状况受破坏愈来愈严重的今天，空气源热泵热水器凭借其节能、环保的特点在热水器行业受到愈来愈多认同，从而在最近几年获得迅速发展。空气源热泵热水器是利用热泵的一种技术，把大气空气中蕴涵的低温热量用来制取热水的装置，经过热泵工质的热力循环间接加热制取热水，可以做到水和电分离，大幅降低了触电事故。当然，为了可以百分百发挥空气源热泵热水器节省能源、环境保护、安全无忧的优势是离不开合理的热泵控制系统的支持。只有在热泵控制系统的智能控制，才能保证整个空气源热泵热水器稳定可靠运行。热泵技术，以解决能源和环境污染问题已显示出越来越重要的作用。

空气源热泵是以空气为介质为高温热源来进行供热的装置。对比其他热泵类型，我们国家对空气源热泵的研究还是较早的，研究范围也比较广泛。以环境空气作为低品位热量源，可以取之不竭，用之不尽，到处都有，免费获取。空气源热泵具有安装灵活、使用方便、投资低的优点，适合家庭安装。在我国得到快速发展，但多用于长江中下游地区。而最近几年空气源热泵的应用范围逐步北扩，石家庄、西安、天津、北京等地陆续涌现空气源热泵的实际工程。

早在 1950 年热泵技术就已产生，空气源热泵热水器技术在国外已相当成熟，在日本及欧美一些国家的普及率高达 70%~80%，但是我国仅占 5%左右，市场潜力巨大；2012 年 6 月 1 日空气源热水器被成功纳入”节能产品惠民工程”，并且”高效节能空气源热泵热水器（机）推广实施细则”也已出台，高效节能的空气源热泵热水器（机）补贴标准为 300~600 元/台，2013 年国家也开始规划减少电、燃气热水器的推广，重点推广家庭使用空气源热泵热水器；2015 年空气源热泵热水器行业年产值有望突破100 亿元大关，过去 10 年间空气源热泵热水器销售保持着平均 100%~150%的极高增长率，业界预测，未来 10 年，我国空气源热泵产业还将以年均 40%的增长速度上升。因此研究空气源热泵热水器具有重要的科学、环保、经济价值。

2 空气源热泵热水器工作原理

空气源热泵热水器内部装置了一种吸热介质，我们称之为冷媒，它在液化的状态下低于零下20℃，与外界存在着温度差异，于是，冷媒可吸收外界的热量，在蒸发器里面挥发汽化，通过空气源热泵热水器中压缩机的作业提升冷媒的温度，再经过冷凝器把冷媒从汽体状态转化为液体状态，在转变过程中，释放出巨额的热量，水箱中的水接收热量，水温度升高，热水的目的达到。

1.低温低压制冷剂经膨胀装置节流降压后，进入大气交换机中蒸发吸收热量，从空气中吸收大量的热量Q。

2.热吸收后，制冷剂以气体形式进入压缩机，并在被压缩后，将制冷剂压缩，变成高温高压的制冷剂（此时制冷剂中所蕴涵的热量分为两方面：一方面是从空气中吸取的热量Q，一方面是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q）。

3.被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其包含的热量（Q Q）释放给进入热换热器中的冷水，冷水加热到55℃（高达65℃），直接进入储热储水罐，供用户使用。

4.放热后的制冷剂在液体形式进入膨胀机构，节流降压#8230;#8230;如此不停地进行循环。

3 空气源热泵热水器的系统结构

空气源热泵热水器是用自来水为加热对象的热泵系统，它的工作原理是基于制冷剂的逆卡诺循环，利用电能使热泵系统中的制冷剂发生状态转化，”吸收”空气中的低品位热量，加热生活用水。传热到水的热量是它所消耗的电能的总和，从空气中吸收的低热量的热量。空气源热泵热水器的系统结构如图 3-1 所示，由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成。各部件之间通过管道连接成封闭回路，制冷剂在系统中不断地循环流动。在蒸发器中， 制冷剂液体的温度低于周围热源的温度， 吸取周围热源的热量蒸发成气体。它的工作过程为：来自蒸发器的低压低温气体通过压缩机的压缩过程被压缩成为高温高压的气体进入冷凝器；在冷凝器中，制冷剂蒸气在等压条件下与被加热的水进行热量交换，放出热量被冷凝成高压高温的液体；高压制冷剂液体流经节流阀，压力和温度同时降低后进入蒸发器；低温低压的制冷剂液体在蒸发器中在等压条件下吸收周围环境空气的热量而又气化成蒸气，被压缩机吸入。这样，通过压缩、冷凝、节流和汽化等四个过程的压缩、冷凝、节流和汽化，在热泵系统中完成了热泵循环。

4 应用

数据表明，环境温度对空气源热泵热水器的性能影响较大。空气源热泵热水器的制热量和功耗和环境温度成正比增长的，系统制热系数COP随着环境温度的升高而明显增加。当干湿球温度分别为7/6℃、20/15℃、35/24℃时，系统COP分别为2.75、3.75、5.55。同时，在保证冷却水进出口温度15/55℃时，冷却水的流量随着环境温度的升高而不断增加。当干湿球温度为7/6℃、20/15℃、35/24℃时，系统的冷却水流量分别为0.019kg/s、0.029kg/s、0.043kg/s。当条件为冷却水流量0.025kg/s 5-20℃，冷却水进水温度范围，而该单位的水的温度会增加，但其功率和排气温度升高，制热量和系统COP随之减小，因此，除非需要较高的水温，否则不需要增加冷却水入口温度。当操作条件为15℃的冷却水进口温度、冷却水流量变化范围0.025-0.035kg/s，系统的热量增加，能耗降低，从而导致系统的性能的提高，排气温度、排气压力和压比可以改善机组的运行工况，但随着流量的增加，水的温度降低。因此，有必要考虑水的温度是否可以达到用水要求。

5 结语

伴随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，热水的使用越来普遍。正因为如此，如何降低热水的能源消耗是我们研究的一个方向。热泵热水器具有很好的节能减排效果，在这一方面我们可以重点研发。当今，热泵热水器在欧洲、北美、日本等发达国家和地区已经作为一种主要的热水供应装置。在我国，虽然近年来热泵热水器的发展速度迅猛，但是我们的研究跟不上需求的脚步，技术还未完全成熟便投入实际应用。因此，在热泵热水器的技术推广方面，仍然需要广大的科研工作人员投入大量的研究，以保证热泵热水器技术可以应用到广大用户，达到节能的目的。

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空气源热泵是以空气为介质为高温热源来进行供热的装置。对比其他热泵类型，我们国家对空气源热泵的研究还是较早的，研究范围也比较广泛。以环境空气作为低品位热量源，可以取之不竭，用之不尽，到处都有，免费获取。空气源热泵具有安装灵活、使用方便、投资低的优点，适合家庭安装。在我国得到快速发展，但多用于长江中下游地区。而最近几年空气源热泵的应用范围逐步北扩，石家庄、西安、天津、北京等地陆续涌现空气源热泵的实际工程。

早在 1950 年热泵技术就已产生，空气源热泵热水器技术在国外已相当成熟，在日本及欧美一些国家的普及率高达 70%~80%，但是我国仅占 5%左右，市场潜力巨大；2012 年 6 月 1 日空气源热水器被成功纳入”节能产品惠民工程”，并且”高效节能空气源热泵热水器（机）推广实施细则”也已出台，高效节能的空气源热泵热水器（机）补贴标准为 300~600 元/台，2013 年国家也开始规划减少电、燃气热水器的推广，重点推广家庭使用空气源热泵热水器；2015 年空气源热泵热水器行业年产值有望突破100 亿元大关，过去 10 年间空气源热泵热水器销售保持着平均 100%~150%的极高增长率，业界预测，未来 10 年，我国空气源热泵产业还将以年均 40%的增长速度上升。因此研究空气源热泵热水器具有重要的科学、环保、经济价值。

2 空气源热泵热水器工作原理

空气源热泵热水器内部装置了一种吸热介质，我们称之为冷媒，它在液化的状态下低于零下20℃，与外界存在着温度差异，于是，冷媒可吸收外界的热量，在蒸发器里面挥发汽化，通过空气源热泵热水器中压缩机的作业提升冷媒的温度，再经过冷凝器把冷媒从汽体状态转化为液体状态，在转变过程中，释放出巨额的热量，水箱中的水接收热量，水温度升高，热水的目的达到。