余熱回收裝置運作機理和特點(diǎn)

　　熱泵熱水器的應用目前存在的問(wèn)題：（1）空氣源熱泵在冬季某些氣象條件下會(huì )在蒸發(fā)器上產(chǎn)生結霜現象，霜層不僅增加了換熱導熱熱阻，還堵塞肋片通道引起風(fēng)機流量下降，導致熱泵性能(property)下降，嚴重時(shí)甚至不能正常工作；（2）空氣源熱泵要在一年四季不同的環(huán)境(environment)條件下工作，工況變化大，特別是在冬季環(huán)境溫度較低或熱水器出水溫(Water temperature)度比較高時(shí)壓縮機壓比較大，甚至超出其允許工作范圍。
　　季杰等人提出了一種可以有效利用冷凝熱兼做熱水器使用的空調/熱水器一體機，并對其進(jìn)行了理論與實(shí)驗研究，結果(result)表明，空調/熱水器一體機可較大提高能源利用效率。Kim M等人對熱泵熱水器系統動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了數值模擬，對水箱體積進(jìn)行了優(yōu)化。這些研究并沒(méi)有解決熱泵應用中存在的問(wèn)題。
　　為了解決熱泵換熱器結霜(frost)及壓縮機安全工作問(wèn)題，美國，澳大利亞等國的一些開(kāi)發(fā)了戶(hù)內熱泵熱水器，將壓縮機、蒸發(fā)器等均放置在室內。
　　Morrison G L等人、余樂(lè )淵等人對這種機型進(jìn)行了實(shí)驗研究（research)，結果表明，熱泵換熱器不存在結霜問(wèn)題且系統工作穩定，但由于熱泵系統蒸發(fā)器吸收室內空氣熱量，使得室內溫度降低，特別在冬季戶(hù)內熱泵熱水器對室內環(huán)境溫度的影響可能給用戶(hù)(user)帶來(lái)不便。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設計不合理造成的。并非所有機頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行，如果保養好的可以延后，保養差的則需要提前。 Sakellari D等人數值模擬了利用建筑物集中排風(fēng)余熱通過(guò)熱泵循環(huán)（continue)進(jìn)行地板采暖的可行性，結果表明這種方法是可行的，但未進(jìn)行相應的實(shí)驗驗證。
　　2排風(fēng)余熱回收型熱泵熱水器基本原理和特點(diǎn)為了解(Find out)決室外換熱器結霜及壓縮機(compressor)壓比過(guò)大帶來(lái)的熱泵熱水器的使用受地域限制的問(wèn)題(Emerson)以及室內熱泵熱水器給浴室環(huán)境帶來(lái)的影響，本文提出了一種利用室內排風(fēng)余熱的熱回收型熱泵熱水器，其系統如所示，機組(unit)主要由水箱、壓縮機、蒸發(fā)器、毛細管及干燥過(guò)濾器、氣液分離器等附件組成；機組設計成分體式，蒸發(fā)器安裝于浴室排風(fēng)口，其風(fēng)機兼做排風(fēng)機和蒸發(fā)器風(fēng)機之用，蒸發(fā)器吸收浴室排風(fēng)的熱量，經(jīng)熱泵循環(huán)加熱(heating)水箱中的熱水，降溫后的浴室廢氣排出室外，熱泵熱水器不工作時(shí)蒸發(fā)器風(fēng)機可單獨作為排風(fēng)機使用。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設計不合理造成的。并非所有機頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行，如果保養好的可以延后，保養差的則需要提前。 
　　利用排風(fēng)余熱的熱泵熱水器具有以下特點(diǎn)：（1）避免了熱泵室外換熱器表面的結霜問(wèn)題(Emerson)由于熱泵蒸發(fā)(evaporation)器置于室內，且一般情況下浴室溫度在18℃以上，因此蒸發(fā)器翅片表面不會(huì )產(chǎn)生結霜問(wèn)題，克服了結霜/除霜帶來(lái)的制冷系統性能下降和不穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))工作問(wèn)題，熱泵熱水器可在任何外界氣候條件(tiáo jiàn)下高效穩定工作。因此，余熱回收至熱水器可以不受地域限制，廣泛應用于南、北方各種氣候條件下，擴大了熱泵熱水器的使用(use)地域范圍，對推廣(Promotion)熱泵熱水器的使用具有重要意義。
　?。?）避免(avoid)了熱泵在冬季工況下工作或出水溫度較高時(shí)壓縮機(compressor)壓比過(guò)大的問(wèn)題用戶(hù)要求的熱水器出水溫度一般為45～50℃，對于使用R22工質(zhì)的熱泵系統，其冷凝壓力一般在
　　2. 4MPa左右，當熱泵熱水器在冬季使用時(shí)，室外環(huán)境溫度較低，相應的系統蒸發(fā)壓力也較低，則造成壓縮機的壓比較大增加，一方面增加了壓縮機耗功，降低了系統的COP，另外對于壓縮機的安全工作極其不利，而利用室內排風(fēng)余熱的熱泵熱水器則避免了這個(gè)問(wèn)題，室內排風(fēng)常年穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))在18～28℃范圍內不受季節的影響，且熱泵系統蒸發(fā)溫度較高，使得熱泵系統壓縮機在比較適宜的壓比范圍內工作，使其工作可靠性提高。
　　3熱泵熱水器的動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗研究
　　3. 1實(shí)驗樣機為了驗證(Experimental)利用室內排風(fēng)余熱的熱泵熱水器動(dòng)態(tài)性能，加工制造了實(shí)驗樣機并進(jìn)行了測試。實(shí)驗熱泵熱水器樣機蒸發(fā)器采用雙向條縫翅片管式換熱器，其幾何參數如所示；排風(fēng)扇為前向多翼離心式風(fēng)機，風(fēng)量為650m 3 /h.壓縮機選用轉子式，其標準工況下的額定制冷量為
　　2. 2 kW；節流元件采用內徑為0. 5 mm的毛細管水箱（組成部分：高水箱、存水箱、低水箱）容積為0. 1m 3，實(shí)驗（experiment)中實(shí)際注水量為8
　　5. 3 kg；水箱中冷凝盤(pán)管由紫銅管盤(pán)繞而成，長(cháng)度約為36 m.
　　3. 2實(shí)驗裝置實(shí)驗在焓差法空調器性能試驗室內進(jìn)行，熱泵系統及測點(diǎn)布置示意如所示。試驗室分為室內、室外側環(huán)境室，每個(gè)環(huán)境室內安裝了一臺空氣(Basin air)處理機組，由計算機通過(guò)PID控制環(huán)境室溫度、濕度穩定在設定值，達到實(shí)驗所需要的溫濕度條件。熱泵系統蒸發(fā)器風(fēng)機（Draught Fan）（排風(fēng)機）流量由室內側環(huán)境室變頻風(fēng)機控制，風(fēng)量用標準噴嘴測量，系統制冷量可通過(guò)測量蒸發(fā)器進(jìn)出風(fēng)焓差來(lái)確定；熱泵系統消耗功率及各測點(diǎn)制冷劑壓力、過(guò)冷度、過(guò)熱度等參數由實(shí)驗臺測控系統采集。
　　洗浴水進(jìn)出口及水箱中的水溫用熱電偶測量，由于自然對流作用，水箱中存在水溫分層現象，因此在水箱上、中、下層各布置了一對熱電偶，位置分別在水箱上、中、下三層中點(diǎn)。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設計不合理造成的。并非所有機頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行，如果保養好的可以延后，保養差的則需要提前。 熱電偶均在恒溫浴槽中經(jīng)過(guò)標定，所有參數采用計算機數據采集和處理，測量?jì)x器和傳感器精度如所示。
　　實(shí)驗中首先將室內外環(huán)境調控到要求的工況，其中室內側環(huán)境控制（control)在干球溫度θa為18℃、相對濕度為60%，排風(fēng)機（Draught Fan）風(fēng)量控制在650m 3 /h，室外側環(huán)境控制在干球溫度18℃。待室內外環(huán)境穩定后開(kāi)啟被試熱泵樣機，每隔6s采集各測點(diǎn)數據，實(shí)驗結果如～8所示。
　　4實(shí)驗結果及分析所示為水箱中水的溫升曲線(xiàn)，被試樣機在開(kāi)機約45min后上部水溫達到50℃，可以滿(mǎn)足洗浴用水要求另外從圖中可以看到，水箱中水溫存在嚴重的分層現象，水箱底部水溫隨時(shí)間(time)升高速度非常緩慢，在整個(gè)加熱過(guò)程中僅升高約3℃。產(chǎn)生這種現象的原因是由于冷凝盤(pán)管外水的自然對流換熱作用使熱水集于上層，同時(shí)，熱泵機組冷凝盤(pán)管為工質(zhì)上進(jìn)下出型式，在水箱底部盤(pán)管內的R22工質(zhì)處于過(guò)冷狀態(tài)，因此工質(zhì)與盤(pán)管外水的熱交換量較小，造成水箱底部水溫升高很小。
　　給出了冷凝盤(pán)管出口處制冷劑溫度及相應的過(guò)冷度，從圖中可以看出，由于冷凝盤(pán)管外水溫較低，冷凝器出口制冷劑具有較大的過(guò)冷度；隨著(zhù)上部水溫的升高引起冷凝溫度升高，而水箱底部水溫變化不大，造成冷凝盤(pán)管出口處制冷劑溫度隨上部水溫的升高緩慢增長(cháng)(increase)，而制冷劑過(guò)冷度快速增加，加熱過(guò)程結束時(shí)過(guò)冷度達到了約28℃，這對增大機組制熱量及提高其性能系數是有益的。
　　所示為熱泵(Heat Pump) 系統冷凝壓力、蒸發(fā)(evaporation)壓力及高低壓差隨時(shí)間的變化，從圖中可以看出熱泵樣機開(kāi)機后迅速達到平衡狀態(tài)；隨著(zhù)水箱中水溫的升高，蒸發(fā)壓力近似線(xiàn)性增加，而冷凝壓力的增長(cháng)速度則越來(lái)越快；當水箱出水溫度達到50℃時(shí)，對應的冷凝溫度約為56℃，系統高低壓差約為
　　1. 6MPa.
　　給出了壓縮機吸、排汽溫度隨加熱時(shí)間的變化曲線(xiàn)（Curve），隨著(zhù)水溫及壓縮機壓比的增加(increase)，壓縮機排汽溫度逐漸升高；當水溫度達到50℃時(shí)，壓縮機排汽溫度約為107℃。昆山空壓機維修是更換全部磨損的零件，空壓機轉1000個(gè)小時(shí)或一年后，要更換濾芯，在多灰塵地區，則更換時(shí)間間隔要縮短。濾清器維修時(shí)必須停機，檢查壓縮機所有部件，排除壓縮機所有故障。因此，對使用R22工質(zhì)的實(shí)驗（experiment)熱泵(Heat Pump) 熱水器樣機，洗浴水出水溫度50℃為其安全工作的極限，進(jìn)一步提高(出水溫度將使壓縮機壓比和排汽溫度超過(guò)安全范圍，對熱泵系統的安全工作不利。從還可以看出，加熱過(guò)程前30min壓縮機吸汽溫度變化不大，加熱過(guò)程后期壓縮機吸汽溫度下降速度加快，其原因是由于蒸發(fā)器內R22與空氣的傳熱溫差減小使得過(guò)熱面積逐漸減小所致。
　　所示為熱泵熱水器制熱量及COP隨運行時(shí)間的變化規律，實(shí)驗發(fā)現制熱量隨著(zhù)水箱中水溫的升高而增大，但其增長(cháng)速度隨加熱時(shí)間的增加(increase)逐漸減??；性能系數COP隨運行時(shí)間先升后降，在水箱出水溫度為33～40℃范圍內COP達到最大，其值約為
　　3. 4，整個(gè)加熱過(guò)程中平均COP約為
　　3. 15.產(chǎn)生COP最大值的原因是在上述水箱（組成部分：高水箱、存水箱、低水箱）出水溫度范圍內系統的冷凝溫度、蒸發(fā)(evaporation)溫度等工況條件使得熱泵系統各部件達到了最佳匹配，因此系統COP較高。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備?？諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式，旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。
　　隨時(shí)間的變化制熱量的增大得益于兩個(gè)因素：（1）從排風(fēng)中獲取的余熱（即熱泵系統的制冷量）隨著(zhù)水箱出水溫度的增加不斷增大，其增長(cháng)速度(speed)呈逐漸放慢的趨勢?？梢钥闯?，熱泵系統制冷量的增長(cháng)是由于系統蒸發(fā)壓力及過(guò)冷度增加所致；（2）由于隨著(zhù)水溫的升高熱泵系統高低壓差不斷增大，導致壓縮機耗功率（指物體在單位時(shí)間內所做的功的多少）近似線(xiàn)性增長(cháng)，導致熱泵系統制熱量隨之增大。
　　5結語(yǔ)提出了一種利用室內排風(fēng)余熱的熱泵(Heat Pump) 熱水器機組，避免了熱泵室外換熱器表面結霜(frost)及在冬季工況下壓縮機工作條件惡化問(wèn)題，且對浴室環(huán)境溫度不產(chǎn)生影響。
　　實(shí)驗結果表明：用戶(hù)(user)室溫為18℃時(shí)實(shí)驗熱泵熱水器樣機可在45min內將85 kg水從18℃加熱至出水溫度50℃；當水箱出水溫度在33～40℃范圍內時(shí)熱泵系統性能系數達到最大值，最大性能系數約為
　　3. 4，整個(gè)加熱過(guò)程中的平均性能系數為
　　3. 15，平均耗功率為800 W.當水箱出水溫度為50℃時(shí)，壓縮機排汽溫度約為107℃，熱泵系統高低壓差約為1.6，進(jìn)一步提高出水溫度將使壓縮機壓比和排汽溫度超過(guò)安全范圍，對熱泵系統的安全工作是不利的，即對使用R22工質(zhì)的實(shí)驗熱泵熱水器樣機，洗浴水出水溫度50℃為其安全工作的極限。
　　同時(shí)，實(shí)驗發(fā)現對于采用冷凝盤(pán)管型水箱（組成部分：高水箱、存水箱、低水箱）的熱泵熱水器系統，制冷劑上進(jìn)下出布置方式可使水箱中水溫產(chǎn)生嚴重(serious)的分層效應，從而使得制冷劑在冷凝器出口具有較大的過(guò)冷度，且隨著(zhù)水箱出水溫度的升高過(guò)冷度線(xiàn)性增長(cháng)，對于實(shí)驗樣機加熱過(guò)程結束時(shí)過(guò)冷度可達28℃