1、郑州轻工业学院本科毕业设计（论文）题 目 28kW 整体式水源热泵 空调机组 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) 完成时间 28kW 整体式水源热泵空调机组目 录28kW 整体式水源热泵空调机组 .I摘 要 .IABSTRACT .II1 绪论 .11.1 热泵的分类 .11.2 热泵的发展史 .21.3 国内热泵的发展情况 .21.4 热泵机组的分类 .31.5 水源热泵系统的优点 .42 水源热泵系统的研究探讨 .62.1 热泵的工作原理 .62.2 制冷剂的选择 .62.2.1 制冷剂简介 .62.2.2 制冷剂类型 .72.2.3 制冷剂的选用原则
2、.72.2.4 制冷剂的选择 .92.3 热交换器的选择 .92.3.1 冷凝器简介 .92.3.2 冷凝器的比较 .92.3.3 蒸发器的简介 .112.3.4 蒸发器的比较 .1228kW 整体式水源热泵空调机组2.3.5 热交换器的选型 .122.4 压缩机的选型 .122.4.1 压缩机的概述 .122.4.2 各类压缩机的比较 .132.4.3 压缩机的选型 .162.5 工况 .173 设计计算 .183.1 理论循环计算 .183.1.1 系统工况的设计 .183.1.2 系统的热力计算 .193.2 压缩机的选择 .213.2.3 压缩机的级数确定 .213.2.4 压缩机的型
3、号选择 .213.2.5 压缩机的校核计算 .223.3 冷凝器的计算 .233.3.2 冷凝器传热管的选择及参数计算 .233.3.3 确定冷凝器管数及排列布置 .243.3.4 传热计算及所需传热面积确定 .263.3.6 冷水侧阻力 .273.4 蒸发器的设计计算 .283.4.2 壳管式蒸发器传热管的选择及参数计算 .283.4.3 热力计算和校核 .294 节流器的选型 .334.1 节流机构的选型 .3328kW 整体式水源热泵空调机组4.2 常用节流机构 .334.3 热力膨胀阀的选择 .374.3.1 热力膨胀阀的工作原理 .374.3.2 热力膨胀阀的作用 .384.3.3
4、热力膨胀阀的选型计算 .384.3.4 热力膨胀阀的校核计算 .394.3.5 热力膨胀阀的安装 .395 热水器储水箱的设计计算 .405.1 几何参数计算 .405.2 隔热计算 .425.2.1 隔热材料的选择 .425.2.2 保温层的材料和加工工艺 .435.2.3 隔热材料的计算 .435.3 水箱的负荷计算 .445.4 水箱的热水产量计算 .446 辅助设备的设计计算 .446.1 四通换向阀 .446.2 单向阀 .466.3 干燥过滤器 .476.4 中间冷却器 .486.5 压力控制器选择 .486.6 温度控制仪选择 .4928kW 整体式水源热泵空调机组6.7 分流器
5、 .496.8 视液镜 .496.9 油过滤器 .506.10 截止阀 .51总 结 .53致 谢 .54参考文献 .5528kW 整体式水源热泵空调机组I28kW 整体式水源热泵空调机组摘 要空气调节顾名思义是对空气的参数进行调节，以便使环境更适合我们的要求。随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对生活环境的条件要求也在逐步的提高。所以空气调节在日常生活中占有很重要的位置。也使的空调技术在不断的提高，以达到人们对环境的要求。本设计的关键在于通过所学的专业知识结合对行业现状的考察。查阅资料了解设计中需要用到的各个部件的特点，结合设计需求进行取舍。根据工作工况进行制冷设备中制冷循环的热
6、力计算。应用计算结果对空调器中的各个分系统进行计算和选配。本文详细说明了28kw整体式水源热泵空调的设计步骤，其中包括：制冷剂的选择；压缩机的选配与校核以及蒸发器、冷凝器的结构设计计算与性能校核的详细过程；空调运转需要的其他附件选配的选择标准及要求；管路的连接与布置等。关 键 词： 水源热泵空调；制冷剂；压缩机；空调系统；现状； 28kW 整体式水源热泵空调机组II28kW INTEGRAL TYPE WATER-SOURCE HEAT PUMP AIRCONDITION UNITABSTRACTAir conditioning suggests that it is on the air p
7、arameters are adjusted to make the environment more suitable for our requirements. With the development of our national economy and peoples living standards improve , peoples demands on the condition of the living environment has gradually improved. So air conditioning occupies a very important posi
8、tion in our daily lives . Also makes air-conditioning technology continues to improve , in order to reach people on the environment.The key to this design is that the combination of the industry s status quo learned through investigation expertise. Access to information needed to understand the char
9、acteristics of the design of the various components used , combined with the design needs to choose. Calculated according to the working conditions of the refrigeration cycle device for cooling the heat. Application of the results of the various subsystems on the air conditioner is calculated and ma
10、tching. This article details the 28kw integral water source heat pump design steps , including : Select refrigerants ; detailed process design and performance calculation and checking and checking the matching evaporator compressor , condenser ; air conditioning operation other optional accessories
11、selection criteria and requirements needed ; such as piping connected to the layout.Keywords: water-source heat pump air condition；refrigerants; compressor; air-conditioning system；present situation；28kW 整体式水源热泵空调机组11 绪论随着社会的发展，人们生活水平也越来越高，随着居住环境的改善，建筑能源消耗也一直增加增加。而我国是世界上能源消耗最多的国家之一，能源的利用率一直都是我国能源利用中
12、的一个大问题，如何提高能源的利用率逐渐成为人们研究和发展的重点。水源热泵有着将低温热源中的热能传送到高温热源中的特性并有着极高的理论能效比，所以对水源热泵空调器的研究和了解在现实生活中很有意义。本次设计的 28KW 整体式水源热泵机组主要作为房间空调用，房间空气调节器是一种用于向房间(或封闭空间、区域)提供处理空气的机组。它的功能是使该房间( 或封闭空区域) 内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数保持在人体舒适或工艺过程要求的范围内。房间空气调节器主要是一个制冷、除温（有的还可兼作热泵使用）的机组。根据需要，它还可包含空气加热、加温、空气循环通风、空气净化、除臭、加香等设备。通常，空调器有
13、整体式(即一个箱形整体)和分体式(分为室内机组和室外机组) 两类。根据室内机组结构和安装方式的不同，它们又可分成窗式、挂壁式、吊顶式、埋入式、嵌入式、柜式及落地式。1.1 热泵的分类 热泵按工作原理分为，压缩式热泵和吸收式热泵。按利用能源的方式不同分为第一类热泵和第二类热泵。按利用能源类别不同分为太阳能热泵、土壤源热泵、水源热泵和空气源热泵。按照热泵制冷机(压缩机)工作方式又可分压缩式、喷射式、吸收式等。空气源热泵：空气源(风冷)热泵目前的产品主要是家用热泵空调器，商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。家用热泵空调器在夏季，制冷剂通过压缩机循环，吸收室内空气的热量后排放到室外；而在冬天，空调
14、通过电磁换向阀改变制冷剂循环流动的方向，制冷剂就可吸收室外空气的热量，然后释放到室内，加热室内空气，达到保持室内温度的目的。热泵空调器已占到家用空调器销量的 4050，年产量为 400 余万台。热泵冷热水机组自 90 年代初开始， 在夏热冬冷地区得到广泛应用，据不完全统计，部分城市中央宅调冷热源采用热泵冷热水机组的已 到 203O ，而且应用范围逐渐继续扩大趋势。空28kW 整体式水源热泵空调机组2气源热泵冬季供热运行时，最大的一个问题就是当事外气温较低时，室外侧换热器翅片表面会结霜。而除霜会消耗热量使热泵供能下降，这是空气源热泵发展受限之一；另一个由于气源热泵以空气为热源，空气热容最小，冬季
15、时空气温度又低，热泵低供热能力下降，这也是空气源热泵发展受限之一。针对除霜的问题，现在研究出不少新的工艺系统，解决空气源热泵除霜问题。针对空气源热泵在冬季空气温度低的问题，又提出空气-水双级耦合热泵系统。这都是我们热泵工作者所作的贡献。再一个空气源热泵在夏季时将建筑的余热散热至建筑物附近使其周围的环境质量进一步降低以及建筑物上热泵的噪声也是应该考虑的问题 1。1.2 热泵的发展史 1852 年汤姆逊(Thomoson)第一个提出了一个正式的热泵系统，那时称为“热量倍增器” 。l927 年霍尔丹(Haldatie) 在苏格兰安装与实验的家用热泵，用空气作热源，是现代蒸汽压缩式热泵的真正原型。到
16、l940 年美国已安装了 l5 台大型商业用热泵，并且大都以井水为热源。l945 年美国卡雷公司研制成了溴化锂水吸收式制冷机，70 年代的石油危机促使吸收式热泵的研究与开发得到了很大的发展。1.3 国内热泵的发展情况1950 年代初，天津大学的一些学者最早开始从事热泵的研究。1965 年上海电冰箱厂研制成我国第一台制热量 3720w 的热泵型窗式空调器，但因换向阀的工作可靠性等原因，长期未有发展。1970 年代后期，由于能源危机所推动的世界性热泵热也影响了我国学术界。1990 年上海市通用机械技术研究所首次进行了第二类吸收式热泵的模拟试验，同年上海交通大学、上海第一冷冻机厂联合研制了 350k
17、w 第二类吸收式热泵。20002003 年，专利总数 287 项，其中发明专利 119 项。多项创新成果问世，如土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统、空气源热泵蓄能热气除霜系统、三套管蓄能型太阳能与空气源热泵集成系统等。2005 年全国共有地源热泵工程项目 3869 项，同年 11 月 31 日，建设部发28kW 整体式水源热泵空调机组3布了地源热泵系统的工程技术规范 （GB50366-2005 ） ，并于 06 年 1 月 1 日起正式实施。2008 年的北京奥运会和 2010 年的上海世博会使得热泵技术在我国的应用越来越广泛。1.4 热泵机组的分类热泵的种类很多，分类方法各不相同，通常分为以下几
18、种类型。按低位热源种类可分为以下几种：空气源热泵：空气作为低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都有，可以无偿地获取。空气源热泵装置的安装和使用都比较方便。其主要特点是：室外空气的状态参数随地区和季节的不同而有很大的变化，这对热泵的容量和制热性能系数影响很大 2；一般来说，当室外空气相对湿度大于 70%，温度为 3 5时，机组室外换热器就会结霜，致使空气源热泵的制热量、制热性能系数和可靠性下降；空气的热容量小，为了获取足够的热量，则需要较大的空气量，因而风机的容量较大，致使空气源热泵装置的噪声较大3.4。水源热泵：水源热泵就是用水作为热泵的低位热源的热泵装置。可作为低位热源的水有地表水（河水、湖
19、水、海水等） ，地下水（深井水、泉水、地热尾水等） ，生活废水、工业污水和工业设备冷却水等 5。水源热泵的优点是：水的热容大，传热性能好，所以换热设备较紧凑；水温较稳定，因而使热泵的运行工况较稳定。其缺点是：热泵装置必须靠近水源，或设有一定的蓄水装置；其次，对水质也有一定的要求，应进行水质分析后采用合适的换热器材质和结构型式，以防止出现腐蚀等问题 6.7。土壤源热泵：用土壤热能作为低位热源的热泵装置，称为土壤源热泵。与空气源热泵相比，其优点有：全年地温波动小，冬季土壤温度比空气温度高，因此，热泵的制热性能系数较高；地下埋管换热器不需要除霜；在采暖期内，当室外空气温度最低时，土壤的温度并不是最低，热泵的供热能力也不会下降到最低；土壤具有蓄能作用 8.9。其缺点有：地下埋管换热器受到土壤性质的影响较大，长期连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动；土壤的导热系数小，使地下埋管换热器的持续吸热速率仅
