空气能热泵热水器的原理、安装、使用与维修

本书以空气能热泵热水器为基本内容，阐述了热泵的原理、空气能热水器的产品的特点、种类、安装、使用、维修技术等。介绍了相关的地源热泵的应用以及新型空气能热泵的发展和应用，还介绍了空气源热泵的设计。本书主要面向空气能热泵、太阳能热水器的销售维修网点，空气能制造厂、干燥机生产厂以及与热水、干燥、制冷、取暖有关的制造企业和使用部门的人员；也面向家电维修点，装修电工、物业电工、农村村镇电工等；还可供大中专院校节能专业、供暖供水、制冷制热专业的教师和学生以及与热泵相关的供热制冷科研设计单位的设计人员阅读参考。本书面向广大的太阳能、空气能热水器的经营店、维修中心的同行们； 面向各级政府部门从事建筑节能、环境保护管理工作的工作人员； 面向各级的节能中心、协会等社会机构的工作人员；面向各建筑设计院的设计人员； 面向从事热泵、太阳能制造企业的管理人员、设计人员、制造人员、销售和售后服务人员； 面向与热泵技术有关的科研机构、大专院校的科研人员、教师、学生； 面向采用太阳能、空气能供应热水的绿色建筑、节能型小区的物业公司的管理人员和维修维护人员； 面向农业战线推广科学种植大棚的新型农民科学家； 面向工厂、机关、学校、部队、医院、宾馆等从事供暖、供热、供冷设备维护的工程师、管理人员和工人。亦可作为大中专学校的相关专业的教材和参考资料，也可作为各级节能培训机构的教材。 

本书以空气能热泵热水器为基本内容，介绍了热泵的原理、空气能热水器的产品的优特点、种类、安装、使用、维修技术。介绍了相关的地源热泵的应用、以及新型空气能热泵的发展和应用，简练介绍了空气源热泵的设计。本书主要面向空气能热泵、太阳能热水器的销售维修网点；空气能制造厂、干燥机生产厂、以及对热水、干燥、制冷、取暖有关的制造部门和使用部门和人员；家电修理点，装修电工、物业电工、农村村镇电工；大中专院校节能专业、供暖供水、制冷制热专业的教师和学生；与热泵相关的供热制冷科研设计单位的设计人员。

刘共青，深圳华腾金太阳科技有限公司，常务董事、技术总监，90年前，领导了闽东电机发电设备厂 30-400KW 柴油发电机组（共11种规格）的设计、研制、生产工作。 领导了5KW移动发电机组、20KW 无人值守自动化发电机组创获省优、部优工作。 主持了当时国内大的柴油发电机机组试验车间（1000KW ）的建设工作。主持了该厂生产*的验收领证工作（该厂属机械部行业重点企业，国内生产*试点单位），主持了国防、通信急需的-高山无人值守发电机组的研发工作，提出了可编程控制技术控制自动化发电机的技术设想并进入实施。这一方案至今仍被国内各关键部门的发电设备采用，解决了该产品长期故障率居高不下的问题，为国防和通信事业的发展做出了一定的贡献。 93-2002年在中外合资福州先达力机电工程有限公司主持了第三代无人值守发电机组(可编程控制)的研发工作，该产品被国防、通信部门广泛采用，并且逐步成为国内重要的产品。奠定了该产品技术在国内同行业的领先地位。产品被全国大部分省市微波站、中继站、电信局、所，中国移动，中国联通，部队，机场广泛采用，并且出口缅甸、基里巴斯共和国首都机场导航中心等。主持了第四代无人值守发电机组（国内首先实现远程监控）的研发和制造工作。1996年开始，进入太阳能行业，组建太阳能车间，于1999年研制出福建省家用太阳能热水器，并形成万台生产能力，在国内率先提出和生产出全自动全天候的太阳能热水器、是国内早期4家研发和生产出太阳能热水器控制仪的单位之一。是国内温差循环太阳能集热器工程的创造者。目前全自动太阳能和温差控制已经成为行业主流。该企业是国内较早实施大型太阳能工程的企业之一。2002年搬迁公司到深圳，主要以代理北京桑普公司的产品为主进行经营活动。 2007年组建深圳太阳能制造厂-深圳市华腾金太阳科技有限公司，并于2007年底生产出家用太阳能热水器，目前深圳华腾金太阳家用热水器已经成为深圳家用太阳能的知名地方品牌。2000年以来亲自设计、安装各种太阳能工程几十个，面积达数万平方米。生产家用太阳能热水器数千台。

绪论001

节新能源的开发 /001

第二节空气能热泵的发展史 /002

一、热泵的起源及发展历史 /002

二、我国空气能热泵热水器发展的历程 /005

第三节热泵的当代新产品——空气能热泵热水器简介 /006

章 热泵原理和空气能热水器009

节空气能热泵技术概论 /009

一、空气能热泵的基本运行原理 /009

二、空气能热泵热水器的基本参数 /013

第二节常见的空气源热泵的种类 /014

一、家用空气能热水器 /014

二、商用空气能热水器 /018

三、直热循环型空气能热水器 /019

四、泳池空气能热水器 /021

五、冷、暖、热三联供空气能机组 /022

六、空气能供暖机组 /024

七、烘干热泵机组 /025

八、地源热泵 /026

第二章 空气能热泵系统的基本原理028

节热力学基础知识 /028

一、能量和热能 /028

二、空气能热泵的参数 /029

三、热力学定律和热力学第二定律 /032

四、气液的变化规律和五种状态 /033

五、工质的热力过程 /035

六、热泵的工质 /037

第二节热泵的基本理论与工作原理 /048

一、卡诺循环和卡诺定律 /048

二、热泵的理论循环 /050

三、实际循环 /054

第三节蒸气压缩式热泵循环的计算 /055

一、性能指标及其计算公式 /055

二、性能指标的计算示例 /056

第四节蒸气压缩式热泵循环的分析和改进 /060

一、冷凝温度对循环性能的影响 /060

二、蒸发温度对循环性能的影响 /061

三、过冷度对循环性能的影响 /062

四、过热度对循环性能的影响 /063

五、环境温度和制热温度对热泵效率的影响 /063

六、蒸气压缩式热泵循环的改进 /065

第五节空气能热泵的传热过程 /067

一、空气的特性 /067

二、水的特性 /070

三、物体的传热原理和规律 /072

四、空气能热泵的传热 /076

第六节相变和储能 /083

一、相变 /083

二、储能 /083

三、物体、热泵工质变化的潜热和显热 /084

四、相变和储能在空气能热泵中的应用 /085

第三章 空气能热泵热水器的主要部件和性能088

节压缩机 /088

一、电动机驱动部分 /088

二、压缩机类型 /091

三、常用压缩机的基本特性 /093

四、压缩机的选型和计算 /101

第二节冷凝器和热交换装置、过滤器 /102

一、保温水箱式冷凝器 /103

二、循环加热式换热器(冷凝器) /105

三、选型和计算 /111

第三节蒸发器和风机 /113

一、蒸发器原理 /113

二、蒸发器的计算和选用 /115

三、风机的选用 /116

第四节节流装置 /118

一、毛细管 /118

二、热力膨胀阀 /120

三、电子膨胀阀 /123

第五节其他辅助装置 /126

第四章 空气能热泵的自动控制原理及控制器132

节空气能热泵的自动控制 /132

一、自动控制的必要性 /132

二、自动控制的可靠性 /133

第二节用于空气能热泵控制的基本元件 /135

一、开关量和模拟量 /135

二、高压低压开关 /136

三、热敏电阻及其温度传感器 /139

四、电子膨胀阀 /139

五、四通阀 /140

第三节空气能热泵的控制系统的组成 /140

一、空气能控制系统的组成 /140

二、控制主板及要求 /141

三、总的控制部分的组成 /143

第四节空气能热泵的控制形式 /147

一、基本的控制功能 /147

二、其他特殊的控制功能 /151

第五节典型的空气能热泵热水器的控制器 /152

一、家用控制器技术规范范例 /152

二、工程用控制器技术规范范例(单机) /155

三、家用控制器显示器范例 /158

四、工程用控制器显示范例 /161

五、双机、多机用控制器的技术规范 /163

六、单台热水机组控制板接线图 /173

七、双机接线参考图 /173

八、目前空气能热泵控制的新动向 /173

第五章 空气能热泵热水系统的设计176

节主系统设计的要点 /176

一、系统确定前考虑的问题 /176

二、结合实际情况需考虑的一些问题 /178

第二节系统规模的估计 /180

一、系统总的用水量估算 /180

二、空气能热泵功率的确定 /181

三、其他需要考虑的问题 /181

第三节空气能热水工程系统的设计 /182

一、常规的空气能热泵热水系统图 /182

二、空气能和太阳能等加热设施结合的安装图 /182

第四节较大型的泳池类空气能热泵系统设计 /189

一、泳池用空气能热泵加热的要求和特点 /189

二、泳池空气能热泵系统的设计 /191

第五节空气能热泵工程配套系统的设计和计算 /193

一、电气配套系统的计算 /193

二、工程水箱的设计和布置 /195

三、管道循环的几种方式及特点 /201

四、热水工程的管道配套工程的设计 /203

第六章 空气能热泵热水器的安装、维护和维修207

节准备安装 /207

一、安装中应注意的问题 /207

二、安装前的准备工作 /207

第二节安装 /209

一、安装的具体步骤 /209

二、实际安装 /209

三、分体机的安装 /211

四、热泵工程的安装 /214

五、电气线路的安装 /220

六、空气能热水工程的调试和调整 /222

七、空气能热泵工程的验收 /223

第三节空气能热泵热水器的使用和维护 /227

一、空气能热泵热水器的使用 /227

二、空气能热泵的日常维护 /228

三、空气能热水器的定期清洗 /228

第四节空气能热泵热水器的维修 /230

一、空气能热泵的主要故障 /230

二、空气能热泵故障一览表 /235

三、空气能热泵的维修 /238

第七章 热泵系统的衍生产品和其他形式热泵系统的应用251

节地源热泵技术 /251

一、地源热泵的特点及性能 /251

二、土壤源热泵 /254

三、水源热泵系统 /258

四、地源热泵的设计概要 /263

五、地源热泵的管理 /264

第二节太阳能热泵技术 /266

一、太阳能热利用的意义 /266

二、太阳能与空气能的结合 /266

三、太阳能热泵的特点 /268

四、比较理想的太阳能热泵 /270

第三节低温环境下的空气能热泵应用 /271

一、影响空气能热泵在低温环境下应用的几个因素 /272

二、保证空气能热泵低温下正常工作的措施 /274

三、外部部件的选用和改进 /281

四、工质的选择 /282

五、除霜 /283

六、空气能热泵寒冷情况下的运行 /285

七、空气能热泵低温运行案例 /286

第四节空气能热水、空调高效一体机 /289

一、制热、制冷的特点 /289

二、制热、制冷高效一体机的思路 /290

三、高效一体机实践 /293

第五节空气能热泵干燥设备 /296

一、空气能热泵用于干燥 /296

二、工业干燥机 /299

三、家用热泵干衣机 /300

第八章 空气能热泵系统的计算实践303

节空气能热泵热水器的计算 /303

一、商用分体式热泵热水器的计算 /303

二、一体式空气能热水器的计算 /305

第二节其他用途空气能热泵的计算 /310

一、空气能热泵暖气机的计算 /310

二、家用热泵干衣机设计 /318

附录323

附录一热泵工质表 /323

附录二其他技术数据表 /338

参考文献352

近年来，在发达国家空气能热水器非常受欢迎，使用率高达70％。在热泵高压技术领先的日本，空气能热水器的普及率已接近80％。2012年，空气能热泵热水器设备在西欧市场可以说是一枝独秀，越来越得到消费者的认可，发展很快。在众多供热设备当中，热泵热水器设备整体上涨了7％，在德国、意大利、英国、法国、荷兰都有不俗的市场表现，其中英国热泵市场增长速度快，高达21％，这跟该国颁布有关热泵产品的扶持政策有关。2015年底，我国国家发改委在“国家重点节能低碳技术推广目录” 中正式把“空气能热泵冷、暖、热水三联供系统技术”纳入推广目录；把“空气能热泵”纳入低碳技术目录。在2016年出台的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中提出：加快发展地热源供热、空气能供热、海洋能供热制冷等新能源产业的快速壮大……鼓励研发紧凑型户用空气源热泵装置等高水平的产业发展规划。目前许多处于温带、亚热带的国家也纷纷购买我国的空气能热水器，普及率也在逐步提高。空气能热泵热水器之所以快速发展，取决于多方面的因素。首先，环境的恶化使人们对空气能热泵等新能源产品的需求变得更迫切，绿色环保是社会发展的必然参与因素，空气能热泵热水器就是时代需要的产物；其次，消费者认知度的提高，当环境因素影响了人们的正常生活，环保产品必然会引起大家关注。正因为存在以上两种需要，空气能热泵热水器势必得到了世界各国政府和消费者的普遍支持和认可。发达国家的空气能热水器市场相当成熟，占热水器市场比例高达七成。为了推广节能环保效果优秀的空气能热泵热水器，不少国家都有购买价25％的政策性补贴。我国已经形成了完整的空气能热水器的产业带和产业链，主要集中在广东和江浙地区，其中广东地区的产量占全国产量的70％以上。由于不断完善的工艺、低廉的价格，我国的空气能热水器已经大批量出口，我国已经成为世界上空气能热水器的生产国和出口国。在这种形势下，出版一本空气能热泵热水器的原理、安装、使用与维修的书十分有必要。本书面向广大的太阳能、空气能热水器的经营店、维修中心的同行们；面向各级政府部门从事建筑节能、环境保护管理工作的工作人员；面向各级的节能中心、协会等社会机构的工作人员；面向各建筑设计院的设计人员；面向从事热泵、太阳能制造企业的管理人员、设计人员、制造人员、销售和售后服务人员；面向与热泵技术有关的科研机构、大专院校的科研人员、教师、学生；面向采用太阳能、空气能供应热水的绿色建筑、节能型小区的物业公司的管理人员和维修维护人员；面向农业战线推广科学种植大棚的新型农民科学家；面向工厂、机关、学校、部队、医院、宾馆等从事供暖、供热、供冷设备维护的工程师、管理人员和工人。亦可作为大中专学校的相关专业的教材和参考资料，也可作为各级节能培训机构的教材。在本书四年的编写过程中，得到了空气能热泵同行无私的帮助，在此表示感谢。特别致谢以下同志为本书出版提供的帮助。佛山市创能热泵空调科技有限公司罗国志总经理，江苏丰盛绿色能源研究院马宏权博士，福州铁路局康景安同志为本书提供他们开发新产品的详细材料。这些技术都是他们赖以生存的技术，但为了更快地推广热泵节能技术，他们无私地为本书提供了宝贵的技术资料。深圳华腾金太阳科技有限公司的肖俊光、钟志良、雷文波、黄志聪、陈广深、钟育兵、王进强等同志，香港绿域环保科技有限公司黎明总经理提供了他们工作实践的经验和素材。山东太阳界蓝德智库的程洪智主编，河北省清洁能源供暖行业协会田跃文常务副会长，深圳市诺必达节能环保有限公司杨曙董事长，深圳市家家福实业有限公司何立釜总经理对本书的出版给予了大力支持。本书计算部分经天津科技大学陈东教授审核。在此特表感谢。编著者2017年4月28日