空气源热泵可行性分析报告1Word格式文档下载.docx
《空气源热泵可行性分析报告1Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《空气源热泵可行性分析报告1Word格式文档下载.docx（27页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
什么又是空气源热泵热水器以及空气源热泵技术前景等等。
其次是从热泵的运行原理,以及蒸汽压缩式制冷循环原理方面,进行了更详细的介绍空气源热泵的组成以及设计方法。
通过这一章可以的了解到热泵的组成、性质、特点等。
最后对空气源热泵的系统计算、工质性能的分析，从环保节能经济性等方面入手说明空气源的相对于其他热泵的优势。
北方供暖机型的前景应用。
前言
能源是人类社会求生存和发展的物质基础，中国作为一个能源消耗大国,人口众多,能源相对匮乏,自然资源总量排在世界第七位,能源总量约4万亿吨标准煤,居世三位,而人均能源占有量约为世界平均水平的40%。
尽管我国人均用能源不及世界平均人均能源消耗水平的一半,但能源消费总量已达世界第二。
从能源消费结构来看，我国是世界上最大的煤炭消费国，煤炭消费约占总能量的67%，这是导致环境严重污染、生态逐年恶化的根本原因之一。
因此，大力开拓新能源与可再生能源的实际应用成为我国解决能源紧张和保护生态环境的重要战略任务。
空气源能是新能源与可再生能源的重要组成部分。
空气源能量巨大，是取之不尽。
用之不竭的能源。
空气源能的利用不像对地球上所蕴藏的常规能源那样，可能会在几百年后就完全枯竭。
空气源能分布广阔，获取方便。
空气源能不需要开采和运输，使用安全卫生，对环境无污染，是当之无愧的清洁能源。
空气源能的利用具有巨大的市场前景，不仅带来很好的社会效益、环境效益，而且还有明显的经济价值。
近年来随着资源和环境的问题日益严重，在满足人们健康、舒适要求的前提下，合理利用自然资源，保护环境，减少常规能源消耗，已成为暖通空调行业需要面对的一个重要问题。
为了使空调行业走可持续发展的道路，有必要对其技术进行创新。
空气源热泵供热空调系统是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的环保型的新型空调系统。
作为一种有效地节能绿色产品，空气源热泵将在我国建筑空调系统中发挥越来越重要的作用。
因此，空气源热泵技术在我国有着广阔的应用前景。
它的应用将产生重大的经济效益和社会效益。
空气源热泵不需要人工的冷热源,可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。
冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热,向建筑物供暖;
夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。
同时,它还可供应生活用水，可谓一举三得，是一种有效地利用能源的方式。
第一章空气源热泵热水器设计及应用概述
第一节空气源热泵的概述
1.1什么是热泵
热泵HeatPump
热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。
人们所熟悉的“泵”是一种可以提高位能的机械设备，比如水泵主要是将水从低位抽到高位。
而“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。
我们都有一个常识：
水不可能自发的从低位流向高位，要将低位的水输送到高处去，必须用一台水泵（消耗电能作为补偿），才能将低位的水送到高处。
同理，热量不可能自发的从低温环境传送到高温环境中去，如果要实现热能从低温环境向高温环境的转移，必须通过一台设备，并消耗一部分机械功（例如电能）作为补偿，这种设备就称为“热泵”。
因此同益风冷热泵型热水机组的工作原理是通过输入小部分电力，驱动压缩机运行，整个热泵系统投入动作，通过蒸发器不断从低温环境中吸收热量，通过冷凝器将系统吸收的热量和消耗的电能传递到高温环境中，原理如下所示。
压缩机每消耗1份电能就能使工质运送2～6份热能（根据环境温度不同而定）。
传统的使用电力、燃油、燃气等的热水器实质上是一种能量转换装置，它们把电能、燃料的化学能转换为热能。
例如燃气热水器，通过燃气在氧气作用下燃烧，会有不完全燃烧、高温度热损耗、换热损耗等热能的损失，实际的制热学系数反在0.5～0.7之间。
而热泵所消耗的电能只是供应机械（压缩机、电机等）系统做功搬运热能——把热能从低品位（低温）热源中运送到高品位（高温）热源中。
因此，它不是热能的转换设备，而是热能的搬运设备，它不受热能转换效率（极限为100%）的制约。
热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。
在运行中，蒸发器从周围环境中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸汽经压缩机压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了储水箱中的水。
冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。
1.2空气源热泵
空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。
空气源热泵系统通过自然能（空气蓄热）获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来取（供）暖或供应热水，整个系统集热效率甚高。
空气源热泵的原理实际和空调差不多，是一种新型的热水器，主要由几大部分组成：
蒸发器，压缩机，冷凝器，储液罐，膨胀阀等等，整套设备中贯穿着一种物质，冷媒，现实中最常见的就是氟利昂，工作原理就是冷媒在蒸发器中与空气进行热交换，吸收空气的热量，（为什么会吸收空气的热量，是因为这种物质的沸点很低，一般是零下40几度。
由于物体由液态变成气态要吸收大量的热量，所以这里的空气相对来说温度已经很高，所以一定会吸热），在蒸发器中吸热以后由液态变为气态，进入压缩机，由压缩机把这种冷媒加工成为高温高压的蒸汽，然后进入冷凝器，在冷凝器中，冷媒与水进行热交换，冷媒的温度下降，由高温高压的气态变成液态，释放大量的热量，而水就可以吸收这种热量，冷媒就又回到储液罐中，等待下一次的循环，正是因为冷媒的这种周而复始的循环，把大量的热能源源不断的从空气中带到水中，所以叫空气源热泵热水器。
图1-2-1
第二节空气源热泵的发展
2.1空气源热泵的历史
1824年法国科学家卡诺（Sadikarnot）发表卡诺循环理论,成为热泵技术的起源
1850年英国科学家开尔文（L.Kelvin）提出将逆卡诺循环用于加热的热泵设想
热泵的理论起源于十九世纪早期法国科学家萨迪.卡诺（Sadikarnot），卡诺在1824年首次以论文提出“卡诺循环”理论，30年后，英国科学家开尔文（L.Kelvin）于1850年初提出:
冷冻装置可以用于加热，之后许多科学家和工程师对热泵进行了大量研究，研究持续80年之久。
1912年瑞士的苏黎世成功安装一套以河水作为低位热源的热泵设备用于供暖，这是早期的水源热泵系统，也是世界上第一套热泵系统。
热泵工业在20世纪40年代到50年代早期得到迅速发展，家用热泵和工业建筑用的热泵开始进入市场，热泵进入了早期发展阶段。
21世纪，随着“能源危机”出现，燃油价格忽升，经过改进发展成熟的热泵以其高效回收低温环境热能，节能环保的特点，重新登上历史舞台，成为当前最有价值的新能源科技。
目前国际热能署专门成立国际热泵中心，设立热泵推广工程（HeatPumpProgramme），向世界上各国推广协调热泵技术的应用和发展。
美、加、瑞典、德、日、韩等国政府均发出专门官方指引，促进热泵技术的社会应用。
2.2空气源热泵的优势
空气源热泵以水源热泵类似方法从空气获得热量来加热水。
三种热泵中，空气源热泵受到的条件限制最小。
空气能热泵热水器（空气源热泵热水器）中的冷媒（R22、R417A等）把空气中的低温热能吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能，加热水温。
这种热水器（空气源热泵热水器）具有高效节能的特点，其节能效果是电热水器的4倍，是燃气热水器的3倍，是太阳能热水器的约2倍。
空气能是一种广泛存在、平等给予和可自由利用的低价位能源，利用热泵循环提高其能源品位，因而是一项极具开发和应用潜力的节能、环保新技术，具有实用价值。
空气源热泵热水器加热时间短，水电完全分离，无触电危险；
无废烟、废气排出，因而无中毒危险；
同时也克服了太阳能热水器阴雨天不能工作、电热水器出现漏电、燃气热水器出现煤气泄露的缺点。
空气能热泵热水器（空气源热泵热水器）也得到了官方的应用。
高效节能由工作原理可知，热泵机组能从周围空气获取大量的免费热量，一般情况下，每消耗1度电大约能产生3～4度电以上的热量。
机组的能效比（COP）平均可达3～4以上，相当于热效率超过300%～400%，比用直接电加热方式节能67～75%以上。
运行费用是普通电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，燃油热水器的1/2.5，太阳能热水器的1/1.5。
经济耐用由于效率高，运行费用低，是电锅炉的1/3～1/4还少，而且可以大大降低供电负荷，节约电力增容费。
跟燃气燃油锅炉比较，无需相应的燃料供应系统，因此无需燃料输送费用和管理费用。
设备紧凑，操作、维护简单，无需人工管理费用。
机组安装在室外，比如群楼或顶层屋面、敞开的阳台等处，无需设立专门的设备房，不占用有效的建筑面积，节省土建投资。
压缩机、热交换器和主要零部件均选用名牌优质产品，运行可靠，使用寿命长。
外壳采用镜面不锈钢，高雅美观，经久耐用，不易生锈。
安全环保热泵机组对大气及环境无任何污染,而且节能效果明显,属于绿色环保类产品,符合我国目前的能源、环保方面的基本政策。
热泵机组设有高低压异常保护、压缩机过载保护、风机过热保护、缺相保护、漏电保护、传感器故障保护、限温保护等多种自动安全保护功能。
与传统的热水锅炉相比，没有相应的燃料供应和烟气排放系统，系统安全、卫生、清洁，没有燃料泄露、火灾、爆炸等安全隐患。
与传统的活塞压缩式热泵机组相比较，同益热泵采用涡旋式压缩机，其噪音小，对周围环境不会产生不利影响。
适应性强空气源热泵型热水机组的工作性能随室外气候变化比较明显，室外环境温度在0～40℃范围内，热泵机组都能正常工作。
热泵机组提供可达60℃以上的热水，充分满足卫生热水、泳池恒温和采暖等各种需求。
与水箱配套使用，充分利用夜间优惠电价时段来加热，预先储存大量的热水。
可多台机组并联满足更大量的热水需求，另外，在热水需求量减少的季节或需要检修时，可以停用部分机组而不影响其他机组运行。
第三节空气源热泵热水器前景
随着能源紧缺的进一步扩大，全民的节能意识也得到了很大的提高。
节能不再只是作为一种宣传口号被传播，而是切实地被各地的政府等相关职能部门提上了日程。
从长江三角洲的“电荒”到涉及东北、华东、华南、西南等地区的“煤荒”与“缺油”，传统能源紧缺的“红灯笼”挂遍中国大地。
能源危机的警钟唤起了人们对能源战略应用的重新思考，同时也将人们的目光引向了新型能源的开发及利用。
伴随着能源紧缺的影响，一些标榜节能、环保的产品应运而生，特别是夏季来临时各个行业对电能的严重依赖，“电荒”的影响对一些耗电大的产品的节能性提出了更高的要求，诸如空调、电热水器等产品。
近两年来，一种更新型的节能热水器产品——空气源热泵热水器，在全国市场都吹响了号角。
空气源热泵与目前常用的电热水器不同，它不是用电热管在水中直接加热，而是通过热泵集热器从自然空气中收集热源，传热工质吸热自然汽化，经压缩后形成高温高压气体，再通过冷凝盘管“搬运”到水中释放热量。
冷凝后工质变成液体经膨胀阀回到终端，周而复始，闭合循环，从而达到加热冷水制取生活热水的目的。
空气源热泵热水器具有太阳能热水器节能、环保、安全的优点，又解决了太阳能热水器依靠阳光采热和安装不便的缺点。
由于高安全、高节能、寿命长、不排放毒气等诸多优点，以及可以有效的解决目前国内有关部门对节约能源、环保、安全等各方面较棘手问题，而日益受到社会各方面的广泛关注。
从政府职能部门来看，各级市府部门都在大力推广节能环保产品，并且在政策上也予以一定的扶持。
今年2月16日，旨在限制温室气体排放、遏制全球变暖的《京都议定书》生效，大力鼓励、推广绿色环保新能源及其应用产品成为各国必然的选择。
而能源紧张、拉闸限电、燃气涨价等问题的凸现，正促使传统的、高能耗的家电产品加速退出市场。
国家建设部《建筑节能“十五”计划和2010年规划》提出，到2015年全国家庭太阳能热水器普及率要达到20%-30%。
中国科学院广州能源研究所专家李凡提出，节能型热水器产品并不能把眼睛只盯在传统的热水器之上，空气能热泵热水器将是继电热水器、燃气热水器及太阳能热水器之后的第四大种类热水器，并且安装不受建筑物或楼层限制，使用上也不受气候条件限制。
另外通过一些渠道了解到，以上海为首的一些城市在未来几年内，内环以内的热水锅炉设备将逐渐被取缔，市府职能部门也在大力提倡使用节能、环保产品；
另外，针对上海民用建筑的结构及分布的特殊性，有关专家建议：
将这种“冰箱”式的热水器纳入申请城建筑节能发展计划中。
上海市资源综合利用协会专家倪德良建议，申请城绿色节能建筑发展计划中应纳入“冰箱”型热水器，在建房时就留下相应空间，为其留一席之地。
由于热泵具有较好的节能效果，《节能法》的颁布实施促进了热泵事业的发展，减少二氧化碳的排放量和限期停用CFCS工质的环境保护政策。
实施《民用建筑节能设计标准》后，建筑采暖能耗降低，降低了热泵采暖方式的运行费用，增加了热泵与集中供热采暖方式的竞争能力。
要解决大中城市能源消耗量大、污染严重的问题，必须改善能源结构，这就为热泵的应用创造了条件。
我国节能政策和环境保护政策、巨大的建筑市场、丰富的工业余热资源等因素将会极大地促进空气源热泵热水器市场的发展。
对于房地产开发商来说，随着农村城镇化建设进一步加速以及缄区旧城改造的开展，新建住宅几乎全部安装了热水器；
同时在八十年代中期、九十年代初期安装的热水器均面临使用期已到须更新的高峰期。
在今后的十年，中国将有33％的家庭迁入新居，意味着平均每年有260万个以上的家庭需要热水器，热水器的市场容量将以两位数增长。
新型节能环保热水器在建筑行业的推广应用也给他们带来了新的利润增长点，增加了楼盘的品质。
对业主而言，可以24小时使用热水，且相比电热水器而言，可以节省大量的运行开支。
在空气源热泵制造行业中，以芬尼克兹节能设备有限公司为首的部分企业，在经过了几年时间的努力后，从目前市场对热泵的接受程度及反响来看，无论从经销商层面还是终端用户，其认知程度都在大大提高，一些报刊、媒体也在大肆报道空气能热泵热水器在业内创造的种种神话；
并且在过去一段时间，我们在全国市场所做的热泵工程反映来看，空气能热泵热水器确实是节能、环保的热水产品，在为客户创造价值的同时，用户对热泵的好评度也越来越高。
热泵还可替代部分锅炉（太阳能大面积热水系统跟其是无法比较的）供生活热水，根据一些媒体、杂志得出的初步估算数据来看，当热泵热水器进入市场成长期和成熟期时，应有400亿以上的蛋糕等着分割。
现在，国内生产热泵的企业接近100家，单纯从热泵的竞争来看，并不是很激烈。
当前热泵市场最主要的问题就是产品知名度的问题，一万个人中，可能只有两三个人知道热泵热水器。
从国际上来看，热泵热水器已经是一个很成熟的技术了，但在国内来讲热泵热水器的确还处于起步阶段，犹如初生的婴儿，因此就需要有更多本着对行业负责的生产厂家投入其中，为这一阳光产业的更进一步发展做出不懈努力，给予更多的呵护与关爱。
同时我们也呼吁相关的政府职能部门给予更多的政策支持，让热泵产业在健康的道路上长足发展。
图1-3-1
第二章热泵热水器系统运行原理
第一节蒸汽压缩式制冷循环原理
热泵热水机组遵循能量守恒定律和热力学第2定律，运用热泵的原理，只需要消耗一小部分的机械功（电能），将处于低温环境（大气或地下水等）下的热量转移到高温环境下的热水器中，去加热制取高温的热水。
热泵可以与水泵相比拟，水是不能自发地从低处流向高处，要将低处的水输送到高处，必须用一台水泵，消耗一部分电力，才能将水送到高处的水箱中。
同样，根据热力学第二定律，热量也是不能自发地从低温环境向高温环境中转移（传送），而要实现这个目的，必须要有一台机器，消耗一部分机械功（例如电能），才能将低温环境中的热量传送到高温环境中去。
这样的机器就称之为“热泵”。
热泵的作用是将空气中或低温水中的热量取出，连同本身所用的电能转变成的热能，一起送到高温环境中去应用。
单级蒸汽压缩式制冷系统如下图所示。
它由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成。
其工作过程如下：
制冷剂在蒸发压力下沸腾，蒸发温度低于被冷却物体或流体的温度。
压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸汽，并将它压缩到冷凝压力，然后送往冷凝器，在冷凝压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质（通常是水或空气）与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流元件进入蒸发器。
当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力降到蒸发压力，部分液体气化，剩余液体的温度降至蒸发温度，于是离开膨胀阀的制冷剂变成温度为蒸发温度的两相混合物。
混合物中的液体在蒸发器中蒸发，从被冷却物体中吸取它所需要的气化潜热。
混合物中的蒸汽通常称为闪发蒸汽，在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用。
蒸汽压缩制冷理论循环
1.循环（是简化了的实际制冷循环）
图2-1-1图2-1-2
逆卡诺循环：
1’－3－4－5’－1’
蒸汽压缩制冷循环：
1－2－3－4－5－1
1-2（压缩机）：
等熵压缩；
2-3-4（冷凝器）：
等压放热；
4-5（节流阀）：
绝热节流，等焓；
5-1（蒸发器）：
等压吸热而制冷。
压缩－放热（冷却与冷凝）－节流－吸热（汽化、蒸发）
空气能热泵热水器也得到了官方的应用。
第二节空气源热泵热水器组成及工作原理
空气源热泵热水器是继燃气热水器、电热水器和太阳能热水器的新一代热水装置，是可替代锅炉的供暖水设备。
空气源热泵热水器是综合电热水器和太阳能热水器优点的安全节能环保型热水器，可一年三百六十五天全天候运转，制造相同的热水量，使用成本只有电热水器的1/4，燃气热水器的1/3，太阳热水器的1/2。
高热效率是空气源热泵热水器最大的特点和优势，在能源问题成为世界问题时，这是空气源热泵热水器成为“第四代热水器”的最重要的法宝之一。
2．1系统介绍
空气源热泵热水器内专置一种吸热介质——冷媒，它在液化的状态下低于零下20℃，与外界温度存在着温差，因此，冷媒可吸收外界的热能，在蒸发器内部蒸发汽化，通过空气源热泵热水器中压缩机的工作提高冷媒的温度，再通过冷凝器使冷媒从汽化状态转化为液化状态，在转化过程中，释放出大量的热量，传递给水箱中的储备水，使水温升高，达到制热水的目的。
系统组成
空气源热泵中央热水机组一般由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、过滤器、储液罐、单向阀、电磁阀、冷凝压力调节水阀、储水箱等几部分组成。
系统简图
图2-2-2
工作原理
1.低温低压制冷剂经膨胀机构节流降压后，进入空气交换机中蒸发吸热，从空气中吸收大量的热量Q1
2.蒸发吸热后的制冷剂以气态形式进入压缩机，被压缩后，变成高温高压的制冷剂（此时制冷剂中所蕴藏的热量分为两部分：
一部分是从空气中吸收的热量Q1，一部分是输入压缩机中的电能在压缩制冷剂时转化成的热量Q2）；
3.被压缩后的高温高压制冷剂进入热交换器，将其所含热量（Q1+Q2）释放给进入热换热器中的冷水，冷水被加热到60℃（最高达60℃）直接进入保温水箱储存起来供用户使用；
4.放热后的制冷剂以液态形式进入膨胀机构，节流降压......如此不间断进行循环。
2.2特点与优势
设计先进
通过计算机仿真测试实验室，模拟各种恶劣环境的运行，调试评估出机组系统的最优化配置方案及机组最合理的COP值。
运用现代计算机仿真技术结合设计风道系统，有效减少高频噪音。
智能控制
强大的微电脑控制功能，彻底解决系统运行的安全问题，能够智能化的向终端用户提供连续、稳定的卫生热水。
高效节能的制热系统
空气能热泵是以空气做为能源来源的，受环境影响很小。
采用全新高效制热系统，优化的系统设计，运行平稳，系统稳定，综合效能比达到3.6-6
高端配置
电子膨胀阀本身具有很大的调节能力，从而更保证了更强的节流能力；
管翅片热交换器采用内螺纹铜管，翅片采用亲水铝箔，具有高效的热交换性能，从而增大其换热量；
机组冷凝器采用进口高效优质的螺旋铜管制作，换热能力充足，能效比更高；
拥有专利的融霜控制技术，保证机组具有良好的制热性能，除霜更快更彻底；
确保机组能够稳定运行。
低温运行
能在恶劣天气下使用，机组具有智能化霜功能，但是一般适用于最低温度在-20℃以上的地区
全方位保护
机组有全方位的保护系统、各种参数查询、故障查询、系统参数查询等功能，动行安全可靠、方便，真正做到无需人员值守，节省开支。
绿色环保
因不使用燃气所以不会产生废气，不会破坏臭氧层。
同时COP至少为3以上，比电热水器节省2/3甚至3/4电费，比燃气热水器及太阳能热水器年辅助加热节省1/2甚至2/3费用。
而每减少消耗一度电量，可以减少发电时的1.5磅的二氧化碳产生，也就可以减少对大气层破坏。
同时空气源热泵抽取空气中的热量制热后，排出的是冷风，有利于改善环境温度，降低温室效应。
注：
但是，目前我国大部分厂家所采用的热媒（冷媒）还是R22，采用环保热媒（冷媒）R417A、R410A的时代逐渐到来。
而日本等一些国家已率先采用CO2作为热媒（冷媒），不对臭氧层造成破坏（所以在安装时，铜管务必要连接紧密，防止R22漏出。
若R22完全不漏出，将对环境无任何负面影响）。
另外，以上所述的R22、R417A、R410A、CO2皆对人体不造成伤害的，即使有漏出，整套热水设备都是安全的。
今后更需改进的是对热泵压缩机的改良。
第三节空气源热泵的设计方法
这一节主要通过对热泵负荷与容量的确定、机组类型与台数的确定、热泵的位置、水泵的选择与布置、热泵热泵系统末端设备的选择、热泵热泵水系统、
升级会员 