家用空氣能熱泵熱水器是怎么樣構(gòu)成的呢？以下我們來做一個(gè)分解：

（1）基本數(shù)據(jù)

室外空氣年均溫度為10℃，自來水溫度為15℃，通過冷凝器一次加熱為45℃的熱水，熱水用量平均為100L/h。蒸發(fā)器采用翅片管式，空氣進(jìn)蒸發(fā)器溫度為10℃，出蒸發(fā)器溫度為6℃，熱泵工質(zhì)蒸發(fā)溫度為0℃；冷凝器采用套管式，熱泵控制的冷凝溫度為50℃；由于機(jī)組容量不大，考慮到部件成本及維護(hù)方便，熱泵工質(zhì)采用R22，節(jié)流部件為毛細(xì)管，用單級(jí)壓縮即可，其結(jié)構(gòu)如圖16-4所示。

空氣能熱泵熱水器原理圖

圖16-4家用空氣能熱泵熱水器示意圖（2）部件確定

①壓縮機(jī)取熱泵熱水機(jī)組的開機(jī)-停機(jī)時(shí)間比約為1：1，當(dāng)熱水平均用量為100L/h時(shí)，熱泵工作時(shí)的熱水產(chǎn)率約為200L/h，則熱水加熱所需的熱量為：

Qc=mwcw（th-tc）（16-1）

式中，Qc為熱水加熱所需的熱量，kW；mw為熱水產(chǎn)率，kg/s；cw為水的比熱容，kJ/

（kg·℃）；m為熱水溫度，℃；tc為自來水溫度，℃。

代入已知數(shù)據(jù)，得：

Qc=（200/3600）×4.2×（45-15）=7.0（kW）

查R22壓縮機(jī)的參數(shù)表，由制熱量、熱泵工質(zhì)的冷凝溫度和蒸發(fā)溫度，壓縮機(jī)可選機(jī)型C，其制熱量為8.1kW，功率為2.2kW，熱泵工質(zhì)從環(huán)境空氣的吸熱量為8.1一

2.2=5.9kw。

②冷凝器冷凝器熱負(fù)荷為Qc=8100W（此時(shí)熱泵運(yùn)行時(shí)的熱水產(chǎn)率為231L/h），取冷凝器傳熱系數(shù)kc=1000W/（m2·℃），工質(zhì)與水的對(duì)數(shù)傳熱溫差為：

傳熱面積（以工質(zhì)側(cè)為基準(zhǔn)）為：

③蒸發(fā)器蒸發(fā)器的傳熱量QE=5900W，取蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為35W/（m2·℃），工質(zhì)與空氣的對(duì)數(shù)傳熱溫差為：

傳熱面積（以空氣側(cè)面積為基準(zhǔn)）為：

④毛細(xì)管近似取熱泵工質(zhì)在蒸發(fā)器出口處的過熱度為0℃，當(dāng)R22的蒸發(fā)溫度為0℃

時(shí)，其飽和氣的焓為hev=406.5kJ/kg；熱泵工質(zhì)的冷凝溫度為50℃、取冷凝器出口處的過冷度為8℃時(shí)，熱泵工質(zhì)在冷凝器出口處的溫度為50-8=42℃，焙約為heL=251.4kJ/kg，單位質(zhì)量熱泵工質(zhì)流經(jīng)蒸發(fā)器時(shí)的吸熱量為：

則熱泵中熱泵工質(zhì)的質(zhì)量流量為：

當(dāng)熱泵工質(zhì)的冷凝溫度為50℃時(shí)，其冷凝壓力為1948kPa=1.948MPa；蒸發(fā)溫度為0℃時(shí)，其蒸發(fā)壓力為497.7kPa=0.4977MPa，冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之差為

取毛細(xì)管內(nèi)徑D=2.0mm，毛細(xì)管長度L約為：

（3）制熱系數(shù)

當(dāng)管路及冷凝器等的熱損失較小且忽略蒸發(fā)器風(fēng)機(jī)功耗時(shí)，熱水獲得熱量約等于熱泵冷凝器放熱量8.1kW，壓縮機(jī)消耗功率為2.2kW，機(jī)組的制熱系數(shù)為：

即消耗1W電可獲得3.68W熱能用于水的加熱。

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