家用电器节能系统设计说明书.doc

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1、.家用电器节能系统设计说明书设计者：林营指导教师：王志坤（学院，机械设计制造及其自动化工程，08机本三班）作品容简介通过实验设计了一套空调与电热水器联合节能系统，实现家庭、酒店、理发店医院等同时需要制冷和制热（包括制热水）系统的节能。通过对空调系统的改进实现，空调废热利用，节约热水器耗能。把热水器变成空调系统的一个冷凝器，在夏天使用空调时顺便加热热水，热水器不耗电；春秋冬通过热泵原理，利用空调设备，用电能取得大量热量，实现节能。1研制背景及意义空调和热水器是家庭的必备家电，目前大中城市普遍采用的是电热水器，酒店既大量使用空调有需要大量热水，夏天空调制冷产生的大量废热，

2、如果能利用这些废热来加热水可提供大量生活热水。春秋冬季节需要大量生活热水，如果用电热水器来加热，能耗很到，空调设备也基本闲置，如果能利用空调装置和热水器装置构成一个热泵，既可实现空调装置的有效利用，也能实现热水器的节能。对于家庭、酒店、理发店或医院等系统来说，同时购买空调和热泵热水器可实现有效节能，但是热泵热水器投资巨大，节能却不省钱。没有经济意义。因此，我们致力于研发尽量少的的增加设备投资的情况下实现系统的节能。2设计方案2.1机械控制空调热水器设计如图1所示1室换热器2热水器换热器（冷凝器）3室外换热器4压缩机5毛细管（节流阀）6、7四通阀..8、9截止阀10可调

3、节三通阀图1空调热水器系统设计图空调热水器原理图如图21室换热器2热水器换热器（冷凝器）3室外换热器4压缩机5毛细管（节流阀）6、7四通阀8、9截止阀10可调节三通阀图2空调热水器原理图制冷、制热水循环：关闭阀门8，打开阀门9，四通阀6，7通电，当水温较低时，阀门10调节流量是工质全部流向2（热水器换热器）加热水，当水温升高（>32度）调节阀门10减小流向2的流量，让一部份工质流经3（室外换热器），当水温超过40度，只让工质流经3。1室换热器（蒸发器）2热水器换热器（冷凝器）3室外换热器（冷凝器）4压缩机5毛细管（节流阀）6、7四通阀8、9截止阀10可调节三通阀图3制

4、冷制热水循环..制热、制热水循环：关闭阀门9，打开阀门8，四通阀6，7失电，此时3（室外换热器）充当蒸发器，1（室换热器）、2（热水器换热器）充当冷凝器，通过阀门10可以实现仅制热，或者仅制热水，同时制热和制热水将受室外换热器负荷限制。1室换热器（冷凝器）2热水器换热器（冷凝器）3室外换热器（蒸发器）4压缩机5毛细管（节流阀）6、7四通阀8、9截止阀10可调节三通阀图4制热制热水循环设计时考虑的主要问题：1.热水器和空调的工况差异大，在水温的不同阶段由于工况的漂移，压缩机负荷急剧变化，致使机组无法有效运行，如何在不影响空调性能的前提下，实现空调的热量利用？2.空调热水

5、器能否实现的四季均可利用？3.热水器换热器怎么在空调中一直充当冷凝器？2.2电器部分（电路控制）1.空调控制系统十分复杂，修改难度大，同时改动成本也高。因此我们基本不对空调控制系统的进行修改。2.根据水温调节阀门开度，市场有该控制电路成品，采用这种产品。我们可以实现对阀门10的控制。3.还需要另外设计的控制包括阀门8、9和四通阀7，（注：四通阀6在空调控制系统中）下面设计对阀门8、9和四通阀7进行的控制设计：这些阀门只存在两种状态：状态一：阀门8关，阀门9开，四通阀7得电；状态二：阀门8开，阀门9关，四通阀7失电。所有阀门的两种状态对应相反。阀门8、9均为得电打开，因

6、此控制电路设计就比较简单。..图5电磁阀控制开关向右，电磁阀9得电打开，电磁阀8失电关闭，实现制冷制热水循环；开关向左，电磁阀8得电打开，电磁阀9失电关闭，实现制热制热水循环3理论设计计算1.空调工况计算：考虑到目前主要使用的制冷剂为R22，有必要对原有设备进行节能改造，本设计计算采用R22做制冷剂计算，但R22对臭氧层有破坏作用，属于将要淘汰的制冷剂之一。故在日后新产品的设计制造中考虑使用R134a等环保制冷剂。空调制冷系统，工质为R22，需要制冷量=5kW，空调用冷气温度为=15°C，蒸发器端部传热温差为∆=10°C，冷却水温度为=32°C，冷凝器端部的传热温差取

7、∆=8°C，液体过冷度△=5°C，有害过热度△=5°C，压缩机的输气系数为λ=0.8,指示效率ŋ=0.8。分析：绘制制冷循环的压-焓图，如右图所示根据已知条件，得出制冷剂的工作温度为：=+∆=32+8=40°C=-∆=10-5=5°C=-∆=40-5=35°C..=+∆=5+5=10°C查R22表得到各循环特征点的状态参数如下：点号P（MPa）t（°C）h（kJ/kg）v（/kg）00.583785407.14310.58378104120.04321.533544631.533535250热力计算：(1)单位质量制冷量=-=407.143-250=