5G空气能常规热水机的设计
目录
引言 1
一、空气能热水机系统的工作原理及基本知识 2
二、热水机系统主要部件的选型及系统管路的走向 2
（一）压缩机的选型 2
（二）蒸发器的选型 4
（三）冷凝器的选型 4
（四）节流部件的选型 5
（五）系统管路走向 5
（六）主要工况运行路线及其原因 10
三、空气能热水机控制设计 11
（一）压缩机的控制 11
（二）风机的控制 11
（三）水泵的控制 11
（四）四通阀的控制 12
（五）喷液阀的控制 12
（六）化霜的控制 12
四、空气能热水机的维护与保养 12
（一）空气能热水机的常见故障、原因及排除方法 12
（二）空气能热水机的保养 12
结语 14
致辞 15
参考文献 16
引言
随着能源的日益短缺，人们越发的重视能源的节约和新能源的开发，空气能热水机由此应运而生。中国的空气能热水机是从山东东营的“康特姆”热泵热水机开始从无到有迅速发展壮大了起来。
在此发展过程中，2008年1月14日，中国机械工业联合会提出的《商用或工业用及类似用途的热泵热水机》国家标准GB/T21362-2008发布。2008年12月30日，《家用和类似用途热泵热水器》国家标准GB/T23137-2008发布。2009年6月1日，全国太阳能标准化技术委员会提出的《家用空气源热泵辅助型太阳能热水系统技术条件》国家标准GB/T23889-2009发布。
这些标准的发布，对于行业的良好发展有着基础性的指导作用，是空气能热 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
水机行业的一个个坐标。空气能热水机对于工业和商业的作用无疑是较大的，工业和商业对于热水或低温冷水的需求量是巨大的，太阳能等类似产品是难以达到如此大的工作量，而普通的电热水机则是耗能极为严重。所以空气能热水机的发展空间是巨大的。
空气能热水机的工作原理与空调的工作原理极为的相似，只是空气能热水机所产出的是低温的冷水或者是高温的热水，而空调则是低温的气体或者高温的气体。它们都是一种能量的传递，制冷或制热只不过是其工作原理的不同运行方式而已。所以说空气能热水机的工作范围是广阔的，有的可以制冷水制冷风（与空调制冷效果类似），制热水制热风（与空调制热效果类似），做地暖，与太阳能结合（在太阳能功率不足的情况下启动空气能系统工作，有不错的节能效果，而且能达到很大的工作量）。
在本课题设计的过程中我学到了空气能热水机的各种作用以及原理还有它的制作过程。在设计中，我了解到其实无论是空气能热水机还是空调它们都不会通过电能产生能量，制冷或制热只不过是能量的一种传递而已。首先介绍一下空气能热水机的工作原理。
一、空气能热水机系统的工作原理及基本知识
空气能热水机系统由四大核心部件组成：1，压缩机；2，冷凝器（一般是水换热器）；3，节流阀；4，蒸发器（一般是空气换热器）。典型的热水机系统的组成如图1-1所示：
图1-1 空气能热水机系统的工作原理图
工质（制冷剂）在系统管道内流动，经过压缩机压缩后成为高温高压的气态的制冷剂。气态制冷剂进入冷凝器向水传热降温，其自身冷却并且发生相变成为高压的气体，再经过节流阀降压后成为比空气温度更低的液体，然后在蒸发器吸热沸腾并气化，再被压缩机吸入重复上述过程。从宏观的效果上看，就是蒸发器不断的吸收热量并被“搬运”至冷凝器，这就是空气能热水机的工作原理。
空气能热水机具有4大核心部件：压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀。更是有着许多辅件：气液分离器、油液分离器、四通换向阀等等。其中4大核心部件是每一种空气能热水机必不可少的部件。而辅件则是根据机器的类型以及工程师根据客户所提出的要求来确定是否添加和添加何种辅件。
二、热水机系统主要部件的选型及系统管路的走向
（一）压缩机的选型
压缩机作为热水机系统的四大部件之一，它的作用是巨大的，相当于是空气能热水机的心脏。压缩机根据密封结构分类分为：开启式压缩机、半封闭式压缩机和全封闭式压缩机三大类。和在空调系统中一样，在空气能热水机的循环系统中冷媒是不允许泄漏的，即要使压缩机运转，又不能让冷媒泄漏，这样就有三种方式可以做到。
一是开启式压缩机，它是用轴封把压缩机的内腔和外界分隔开，而且又使压缩机的轴可以从外界获得动力。这种压缩机工艺简单，方便拆卸和维修，但是工作可靠性较差，冷媒通过轴的泄漏是不可避免的，所以在空气能热水机中基本没有应用。
二是半封闭式压缩机，它是将电动机和压缩机封在同一空间，并且使用同一根主轴，取消了开启式压缩机的轴封装置，也没采用电动机和压缩机主轴联结的联轴器或者皮带轮，使得制冷剂泄漏的可能性减少，电动机和压缩机使用同样的润滑油，所以要求电动机的绕组对制冷剂和冷冻机油有耐受性。这种压缩机在空气能热水机中也基本不采用。
三是全封闭式压缩机，它和半封闭式压缩机相比封闭的更加完全，为了减轻机组的重量和体积，彻底消除缸盖等部位的泄漏，压缩机和电动机被封装在一个钢壳中，钢壳用焊接封闭住，仅仅留下电动机接线和吸排气管口，基本排除了压缩机泄漏冷媒的可能。所以目前在空气能热水机中几乎全部都是采用全封闭式压缩机。
空气能热水机压缩机在一年四季中都需要使用，工作时间长，工作环境温度、湿度和浮尘情况变换极大，冷凝温度高，冬季蒸发温度低，空气能产品的冷热端的工作温差大，运行条件恶劣，所以空气能热水机对压缩机的要求比之于其他产品要求更高。
基于以上对于压缩机的要求，现阶段一般选用涡旋式压缩机（为全封闭式压缩机的一种，另一种为滚动转子式压缩机，用于小型家用机，而5G常规热水机较大，所以一般不采用滚动转子式压缩机）。涡旋式压缩机概念是1905年就被提出来的；但是当时的机械加工水平不足，所以一直未得到推广，直到20世纪80 年代后才得到规模化的应用。这是一种新型的容积式压缩机（压缩机大致分为容积式压缩机和速度式压缩机）。它具有效率高、体积小、噪音低、运行平稳等优点。其工作方式为：先将一定容积的气体吸入一个汽缸内，然后对其进行强制压缩，使其压力提高，容积缩小，当压力提高至一定程度时气体就可以从汽缸中排出。而涡旋式压缩机其内有涡旋若干层，所以在其旋转过程中，吸气、压缩和排气等过程是在不同的压缩室内进行的，一个压缩室从吸气到完成排气需要经过运转若干周的，在外部的压缩室曲轴每旋转一周就完成一个吸气过程，而接近中心部位的压缩室则不断的进行排气过程，压缩室和相邻压缩室的压力差较小，所以扭矩均衡，运转平和，内部泄漏小，容积效率高，工作也就更可靠。如图是涡旋式压缩机的剖面图:
图2-1 涡旋式压缩机剖面图
1.
（二）蒸发器的选型
蒸发器——空气能热水机的四大部件之一，两器之一。空气能热水机是以空气为热源来达到“加热”水的目的的，而直接完成从空气中吸取热量的器件就是蒸发器。空气能热水机的蒸发器全部采用管翅式结构，或者说是铜管铝翅片式也称为“翅片管式换热器”或“肋片管式换热器”。
技术要求：保证尺寸，焊接注意等。
引言 1
一、空气能热水机系统的工作原理及基本知识 2
二、热水机系统主要部件的选型及系统管路的走向 2
（一）压缩机的选型 2
（二）蒸发器的选型 4
（三）冷凝器的选型 4
（四）节流部件的选型 5
（五）系统管路走向 5
（六）主要工况运行路线及其原因 10
三、空气能热水机控制设计 11
（一）压缩机的控制 11
（二）风机的控制 11
（三）水泵的控制 11
（四）四通阀的控制 12
（五）喷液阀的控制 12
（六）化霜的控制 12
四、空气能热水机的维护与保养 12
（一）空气能热水机的常见故障、原因及排除方法 12
（二）空气能热水机的保养 12
结语 14
致辞 15
参考文献 16
引言
随着能源的日益短缺，人们越发的重视能源的节约和新能源的开发，空气能热水机由此应运而生。中国的空气能热水机是从山东东营的“康特姆”热泵热水机开始从无到有迅速发展壮大了起来。
在此发展过程中，2008年1月14日，中国机械工业联合会提出的《商用或工业用及类似用途的热泵热水机》国家标准GB/T21362-2008发布。2008年12月30日，《家用和类似用途热泵热水器》国家标准GB/T23137-2008发布。2009年6月1日，全国太阳能标准化技术委员会提出的《家用空气源热泵辅助型太阳能热水系统技术条件》国家标准GB/T23889-2009发布。
这些标准的发布，对于行业的良好发展有着基础性的指导作用，是空气能热 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
水机行业的一个个坐标。空气能热水机对于工业和商业的作用无疑是较大的，工业和商业对于热水或低温冷水的需求量是巨大的，太阳能等类似产品是难以达到如此大的工作量，而普通的电热水机则是耗能极为严重。所以空气能热水机的发展空间是巨大的。
空气能热水机的工作原理与空调的工作原理极为的相似，只是空气能热水机所产出的是低温的冷水或者是高温的热水，而空调则是低温的气体或者高温的气体。它们都是一种能量的传递，制冷或制热只不过是其工作原理的不同运行方式而已。所以说空气能热水机的工作范围是广阔的，有的可以制冷水制冷风（与空调制冷效果类似），制热水制热风（与空调制热效果类似），做地暖，与太阳能结合（在太阳能功率不足的情况下启动空气能系统工作，有不错的节能效果，而且能达到很大的工作量）。
在本课题设计的过程中我学到了空气能热水机的各种作用以及原理还有它的制作过程。在设计中，我了解到其实无论是空气能热水机还是空调它们都不会通过电能产生能量，制冷或制热只不过是能量的一种传递而已。首先介绍一下空气能热水机的工作原理。
一、空气能热水机系统的工作原理及基本知识
空气能热水机系统由四大核心部件组成：1，压缩机；2，冷凝器（一般是水换热器）；3，节流阀；4，蒸发器（一般是空气换热器）。典型的热水机系统的组成如图1-1所示：
图1-1 空气能热水机系统的工作原理图
工质（制冷剂）在系统管道内流动，经过压缩机压缩后成为高温高压的气态的制冷剂。气态制冷剂进入冷凝器向水传热降温，其自身冷却并且发生相变成为高压的气体，再经过节流阀降压后成为比空气温度更低的液体，然后在蒸发器吸热沸腾并气化，再被压缩机吸入重复上述过程。从宏观的效果上看，就是蒸发器不断的吸收热量并被“搬运”至冷凝器，这就是空气能热水机的工作原理。
空气能热水机具有4大核心部件：压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀。更是有着许多辅件：气液分离器、油液分离器、四通换向阀等等。其中4大核心部件是每一种空气能热水机必不可少的部件。而辅件则是根据机器的类型以及工程师根据客户所提出的要求来确定是否添加和添加何种辅件。
二、热水机系统主要部件的选型及系统管路的走向
（一）压缩机的选型
压缩机作为热水机系统的四大部件之一，它的作用是巨大的，相当于是空气能热水机的心脏。压缩机根据密封结构分类分为：开启式压缩机、半封闭式压缩机和全封闭式压缩机三大类。和在空调系统中一样，在空气能热水机的循环系统中冷媒是不允许泄漏的，即要使压缩机运转，又不能让冷媒泄漏，这样就有三种方式可以做到。
一是开启式压缩机，它是用轴封把压缩机的内腔和外界分隔开，而且又使压缩机的轴可以从外界获得动力。这种压缩机工艺简单，方便拆卸和维修，但是工作可靠性较差，冷媒通过轴的泄漏是不可避免的，所以在空气能热水机中基本没有应用。
二是半封闭式压缩机，它是将电动机和压缩机封在同一空间，并且使用同一根主轴，取消了开启式压缩机的轴封装置，也没采用电动机和压缩机主轴联结的联轴器或者皮带轮，使得制冷剂泄漏的可能性减少，电动机和压缩机使用同样的润滑油，所以要求电动机的绕组对制冷剂和冷冻机油有耐受性。这种压缩机在空气能热水机中也基本不采用。
三是全封闭式压缩机，它和半封闭式压缩机相比封闭的更加完全，为了减轻机组的重量和体积，彻底消除缸盖等部位的泄漏，压缩机和电动机被封装在一个钢壳中，钢壳用焊接封闭住，仅仅留下电动机接线和吸排气管口，基本排除了压缩机泄漏冷媒的可能。所以目前在空气能热水机中几乎全部都是采用全封闭式压缩机。
空气能热水机压缩机在一年四季中都需要使用，工作时间长，工作环境温度、湿度和浮尘情况变换极大，冷凝温度高，冬季蒸发温度低，空气能产品的冷热端的工作温差大，运行条件恶劣，所以空气能热水机对压缩机的要求比之于其他产品要求更高。
基于以上对于压缩机的要求，现阶段一般选用涡旋式压缩机（为全封闭式压缩机的一种，另一种为滚动转子式压缩机，用于小型家用机，而5G常规热水机较大，所以一般不采用滚动转子式压缩机）。涡旋式压缩机概念是1905年就被提出来的；但是当时的机械加工水平不足，所以一直未得到推广，直到20世纪80 年代后才得到规模化的应用。这是一种新型的容积式压缩机（压缩机大致分为容积式压缩机和速度式压缩机）。它具有效率高、体积小、噪音低、运行平稳等优点。其工作方式为：先将一定容积的气体吸入一个汽缸内，然后对其进行强制压缩，使其压力提高，容积缩小，当压力提高至一定程度时气体就可以从汽缸中排出。而涡旋式压缩机其内有涡旋若干层，所以在其旋转过程中，吸气、压缩和排气等过程是在不同的压缩室内进行的，一个压缩室从吸气到完成排气需要经过运转若干周的，在外部的压缩室曲轴每旋转一周就完成一个吸气过程，而接近中心部位的压缩室则不断的进行排气过程，压缩室和相邻压缩室的压力差较小，所以扭矩均衡，运转平和，内部泄漏小，容积效率高，工作也就更可靠。如图是涡旋式压缩机的剖面图:
图2-1 涡旋式压缩机剖面图
1.
（二）蒸发器的选型
蒸发器——空气能热水机的四大部件之一，两器之一。空气能热水机是以空气为热源来达到“加热”水的目的的，而直接完成从空气中吸取热量的器件就是蒸发器。空气能热水机的蒸发器全部采用管翅式结构，或者说是铜管铝翅片式也称为“翅片管式换热器”或“肋片管式换热器”。
技术要求：保证尺寸，焊接注意等。
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