家用空气能热泵热水器的构成与分解

家用空气能热泵热水器是怎么样构成的呢？以下我们来做一个分解：

（1）基本数据

室外空气年均温度为10℃，自来水温度为15℃，通过冷凝器一次加热为45℃的热水，热水用量平均为100L/h。蒸发器采用翅片管式，空气进蒸发器温度为10℃，出蒸发器温度为6℃，热泵工质蒸发温度为0℃；冷凝器采用套管式，热泵控制的冷凝温度为50℃；由于机组容量不大，考虑到部件成本及维护方便，热泵工质采用R22，节流部件为毛细管，用单级压缩即可，其结构如图16-4所示。
空气能热泵热水器原理图

图16-4家用空气能热泵热水器示意图（2）部件确定

①压缩机取热泵热水机组的开机-停机时间比约为1：1，当热水平均用量为100L/h时，热泵工作时的热水产率约为200L/h，则热水加热所需的热量为：

Qc=mwcw（th-tc）（16-1）

式中，Qc为热水加热所需的热量，kW；mw为热水产率，kg/s；cw为水的比热容，kJ/

（kg·℃）；m为热水温度，℃；tc为自来水温度，℃。

代入已知数据，得：

Qc=（200/3600）×4.2×（45-15）=7.0（kW）

查R22压缩机的参数表，由制热量、热泵工质的冷凝温度和蒸发温度，压缩机可选机型C，其制热量为8.1kW，功率为2.2kW，热泵工质从环境空气的吸热量为8.1一
2.2=5.9kw。

②冷凝器冷凝器热负荷为Qc=8100W（此时热泵运行时的热水产率为231L/h），取冷凝器传热系数kc=1000W/（m2·℃），工质与水的对数传热温差为：
传热面积（以工质侧为基准）为：
③蒸发器蒸发器的传热量QE=5900W，取蒸发器的传热系数为35W/（m2·℃），工质与空气的对数传热温差为：
传热面积（以空气侧面积为基准）为：
④毛细管近似取热泵工质在蒸发器出口处的过热度为0℃，当R22的蒸发温度为0℃

时，其饱和气的焓为hev=406.5kJ/kg；热泵工质的冷凝温度为50℃、取冷凝器出口处的过冷度为8℃时，热泵工质在冷凝器出口处的温度为50-8=42℃，焙约为heL=251.4kJ/kg，单位质量热泵工质流经蒸发器时的吸热量为：
则热泵中热泵工质的质量流量为：
当热泵工质的冷凝温度为50℃时，其冷凝压力为1948kPa=1.948MPa；蒸发温度为0℃时，其蒸发压力为497.7kPa=0.4977MPa，冷凝压力与蒸发压力之差为
取毛细管内径D=2.0mm，毛细管长度L约为：
（3）制热系数

当管路及冷凝器等的热损失较小且忽略蒸发器风机功耗时，热水获得热量约等于热泵冷凝器放热量8.1kW，压缩机消耗功率为2.2kW，机组的制热系数为：

即消耗1W电可获得3.68W热能用于水的加热。