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空氣源熱泵熱水器系統認識

空氣源熱泵熱機實訓考核裝置空氣源熱泵熱水器系統認識

一、實訓目的
通過本實訓的學習,使學生充分了解空氣源熱泵熱水器系統的結構組成以及各部分元器件的作用,理解空氣源熱泵系統制取熱水的原理并能夠簡要敘述空氣源熱泵系統的制冷劑循環過程。
二、實訓設備
   空氣源熱泵熱機實訓考核裝置                 一臺
三、實訓內容
1、熱泵的定義
在自然現象中,我們知道熱量只能自發地從高溫物體傳遞到低溫物體中去,不能自發地沿相反方向進行。然而根據熱力學第二定律,如果以機械功為補償條件,熱量可以從低溫物體轉移到高溫物體中去,這種靠補償或消耗機械功,迫使熱量從低溫物體流向高溫物體的機械裝置稱為“熱泵”。“熱泵”是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低位熱,經過電力做功,輸出可被人們所用的高品位熱的設備,是一種節能、環保、清潔的采暖和熱水設備,熱泵技術是近年來在全世界倍受關注的新能源技術。
2、空氣源熱泵熱水機的工作原理
熱泵熱水機是目前世界上最先進、能效比最高的熱水設備之一,它根據逆卡諾循環原理,采用電能驅動,通過傳熱工質把自然界的空氣中無法被利用的低品熱能有效吸收,并將其提升至可用的高品熱能并釋放到水中,對水進行加熱的設備。在不同的運行工況下熱泵熱水機組每消耗一度電就能從低溫熱源中吸收2-6度電的熱量,節能效果非常顯著。
3、空氣源熱泵系統的結構組成
空氣源熱泵系統主要由壓縮機、冷凝器、節流閥、蒸發器、噴液閥、低壓保護開關、高壓保護開關、換向閥以及室外風扇等組成。下面分別敘述其各部件的作用。
壓縮機:壓縮機的作用是使制冷劑完成從低溫到高溫的轉變過程,達到制冷劑散熱凝露的目的。同時在整個空調系統,壓縮機還是管路內介質運轉的動力源,沒有它,系統不僅不制冷而且還失去了運行的動力。可以說壓縮機是整個空氣源熱泵系統的心臟。
冷凝器和蒸發器:它們雖然叫法不一樣,但結構類似。它們都是在一排彎繞的管道上布滿散熱用的金屬薄片,以此來實現外界與管道內物質的熱交換的裝置。冷凝器的作用是把來自壓縮機的高溫制冷劑氣體冷凝成中溫液體,并把在蒸發器中吸收的熱量釋放到流過其中的水里。蒸發器與冷凝器正好相反,它是制冷劑由液態變成氣態(即蒸發)吸收熱量的場所。它采用風冷帶式結構,把經節流閥流入的制冷劑液體蒸發成氣體,吸收環境空氣的熱量,從而達到制取熱水的目的。
膨脹閥:膨脹閥的功能是將制冷劑的壓力降低使其容易在蒸發器中蒸發。從冷凝器送來的中溫高壓液態制冷劑在毛細管處受到節流閥的阻礙作用,流速變的很慢,所以單位時間內流出毛細管的制冷劑流量變小,將其壓力釋放,使其成為低溫低壓的液態制冷劑,再送入蒸發器。
噴液閥:噴液閥又稱為溫度響應膨脹閥,溫度響應膨脹閥是新開發的一種新穎的膨脹閥。因為R-22制冷系統壓縮機的排氣溫度和油溫比R-12和R-502制冷系統來得高,這將會導致制冷機組的排氣溫度和潤滑油溫度過高,而且這個溫度會隨著運行工況的進一步惡化而升高,直到系統高溫高壓報警,機組停機。溫度響應膨脹閥就可以解決制冷機組的排氣溫度和制冷劑與潤滑油混合物的溫度升高問題。在制冷機組上安裝了溫度響應膨脹閥后,當系統檢測到壓縮機的排氣端溫度過高時,系統就會發出信號使噴液閥電磁線圈得電,接通電磁閥,冷凝后的液體制冷劑通過該節流閥節流降溫后注入壓縮機的吸氣端和壓縮腔內,分別對電機的線圈以及制冷劑和潤滑油的混合物進行冷卻,使進入蒸發器的液體制冷劑具有更低的溫度。所以對制冷機組的能效比有著積極的影響,當然,對于解決壓縮機的排氣溫度和油溫過高的問題,也采用噴油和油冷卻的方法,但需要增加油分離器和油冷卻器等輔助設備,這樣,使制冷機組的結構復雜龐大。所以,采用了溫度響應閥后,一方面控制了制冷機組排氣溫度和油溫升高問題,另一方面,使制造成本大大地降低。
壓力開關:本系統中采用的是YK系列壓力開關,該開關分為YK-L和YK-H型,YK-L型壓力開關為常開型開關,YK-H型壓力開關為常閉型開關,該壓力開關一般接在系統的排氣口或者吸氣口,用來檢測機組系統內載冷劑的壓力,當壓力系統內的介質(液體或氣體)壓力高于或低于壓力開關的額定的安全壓力時,系統內碟形金屬膜片瞬時跳躍,通過連接連桿,推動開關觸點接通或斷開,當系統內壓力恢復到壓力開關允許的范圍內時,壓力開關自動復位,該系統中采用的是YK-H型壓力開關。
室外風扇:室外風扇的主要作用就是強制室外機小范圍內空氣形成對流,有利于室外機與室外空氣的熱交換,提高空氣源熱泵的性能。
4、熱泵熱水機工作過程
在空氣源機組制熱運行時,壓縮機吸入低壓制冷劑氣體,經壓縮增壓后排出高壓氣體,經過四通閥至水換熱器,在水換熱器中高壓氣體放熱冷卻為高壓液體,而套管外的水被加熱,達到使用要求。高壓液體經小分液頭匯集后,經干燥過濾器去除水分和雜質,再經由視鏡后至膨脹閥,高壓液體經膨脹閥后。減壓膨脹,變為低壓的制冷劑液體。均勻地進入風換熱器中,在此,制冷劑液體在換熱器銅管內吸熱汽化,而銅管外由風扇使空氣循環,提供熱源,低壓氣體在風換熱器中汽化后,經過四通換向閥后至壓縮機吸氣口,進行新一輪的氣體壓縮。至此,完成一個制熱循環。
5、空氣源熱泵系統結構示意圖
空氣源熱泵系統結構示意圖

空氣源熱泵系統結構示意圖
四、思考與練習
1、空氣源熱泵系統與家用分體式空調系統有什么區別?
2、空氣源熱泵系統的工作原理是什么?
3、噴液閥的作用是什么?
4、如果系統的節流閥堵塞會造成什么后果?
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