毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

一、课题背景

随着经济与科技的不断进步，人们都慢慢向高效、节能、低碳的生活看齐，对热水器的要求也越来越高。热水器在生活中的需求越来越大，已然是人们离不开的生活必需品。目前国内热水器市场上占主导地位的主要有四种，它们是燃气热水器、太阳能热水器、电热水器和空气源热水器。大多数人对前三种都很熟悉，对空气源却不怎么了解。燃气热水器的不安全，太能热水器对天气、地域的限制，以及电热水器的费用高无疑是对空气源热水器的发展的一个好的开始。随着2012年6月发布的《节能产品惠民工程高效节能空气源热泵热水器（机）推广目录》^[1]，首次将空气源热泵热水器纳入补贴范围。这好像一针强心剂给空气源热泵热水器行业注入新的活力，迎来了行业繁荣发展的黄金时期。

二、空气源热泵热水器的原理

空气源热泵热水器也被称为空气能热水器，其基本原理是利用热泵技术，把空气中的低温热能吸收进来，通过压缩机压缩后转化为高温热能后用于加热水温，制取生活用水。空气源热泵热水器是热泵技术的一种应用形式，主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀和储液罐等部件组成。空气源热泵热水器运用逆卡诺循环原理，通过压缩机做功，使气态工质温度及压力升高，气态工质与冷水在热交换中进行热量交换。在这一过程中，工质放热发生由气态到液态的相变，冷水工质的热量逐步升温变成热水; 液态工质经膨胀阀节流后吸收空气或水的热量，空气或水因放热温度降低，在这一过程中工质吸热发生由液态到气态的相变。这一往复循环相变过程不断吸热放热，由吸热装置汲取空气或水中的热量，经过热交换器使冷水逐步升温，制取的热水通过水循环系统送至用户^[2]。

空气源热泵热水器产生的热水中的热能来源^[3]分为两个部分，一是压缩机做功的机械能转变的热能，约占总能量的1/3；二是通过介质吸收环境空气中的热能并把它转移至水中，约占总能量的2/3以上，这就是节约能量的来源，一般这部分能量的多少就决定了总的制热量。从空气中获得的热能多少与换热器面积、换热温差、外界环境温度（空气温度）、通风量等因素有关，当换热器面积、换热温差固定情况下，热量获得多少就与通风量、环境温度有关。

三、空气源热泵热水器的结构

空气源热泵热水器主要由压缩机、热水交换器、膨胀阀和空气热交换器组成, 如图2 所示。热水器在运行时通过液态工作介质( KQR-76 型采用制冷剂R22) 在低温低压的蒸发器内吸收外界空气中的热量( 4-1过程) , 蒸发成蒸气。经压缩机压缩成高温高压蒸气( 1-2 过程) 。高温高压蒸气再通过冷凝器放热( 2- 3 过程) , 加热换热器另一侧的水。制冷剂经过膨胀阀降压降温后( 3-4 过程) , 再回到蒸发器吸热, 此反复循环。这样, 空气中的低品位能量就能变为高品位能量, 提供给用户^[5,6]。

空气源热泵热水器的线控器^[7]作为人机界面的操作面板与主控制系统之间通过RS485 通信，实现数据传输与参数设定，方便远程控制。为了实现控制系统的功能，线控器在设计中完成的功能有: 开机和关机、水箱水温设定、时钟功能设定、温度参数查询功能、运行参数查询及修改功能、强制除霜功能、运行故障代码显示等。

空气源热泵热水器的热力膨胀阀^[8]在低温环境时对蒸发器过热度调节的局限性可以从节流时的流态来展开分析。热力膨胀阀在热泵热水器中的作用是节流降压，由于节流是非常短暂的过程，针对热力膨胀阔节流的这一特点，可以将不同开度下的热力膨胀阔等效为通径不同的孔板。