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机械产品技术创新课程论文课 题 名 称 机械产品技术创新 学 生 姓 名 x x x 学 号 xxxxxxxxxx 系、年级专业 10级 机电xx班 授 课 教 师 江 宏 阳 职 称 教 授 2012年 11月28日空气能热水器的设计班级：机电三班 姓名：xxx 学号：xxxxxxxxxx摘要当今世界各国综合国力的竞争，主要是科学技术和资源的竞争。能源问题是影响科技发展、人类文明进步的重大影响因素，近些年来，人们一直在不断的开发新能源和创新设备降低能耗，以节约能源，例如太阳能、磁悬浮列车等。空气能热水器就是人们改造机器提高效率的例子，其在进入国内发展十余年以来，不管是产品质量的稳定性、产品性能的可靠性、技术的创新性，还是其市场认知度，都有了很大的提高。其安全低碳节能的优势，赢得了市场越来越多的投资方与企业加入，消费市场也以每年40%以上的速度递增。关键字：创新来源、热水器历史、工作原理、前言：元前1200年，人们便开始研究第一类永动机，直到达芬奇用实验证明第一类永动机违反了能量守恒，能量不可能凭空产生，许多人便相信能量只会是做多少功就得到多少能量，甚至由于一系列损耗得到的能量更少。空气能热水器的发明和应用在一定程度上颠覆了人们的思想，在正常情况下，消耗1kJ的电能能产生4-5kJ的热能供人们使用，实现了小付出大收获。空气能热水器与空调工作原理类似，它从空气之中吸收能量，将水加热到一定的温度供人们使用，相比传统的加热方法，空气能能耗更低，加热更快，使用方便，因此发展前景很好正文：1.热水器的发展历史随着人们生活水平日益提高，人们对家庭生活中的舒适要求也越来越高。随之而来的各种各样的电器产品方便了人类生活得同时也占据了不小的空间。为此越来越多的多功能电器进入了人们的生活。热水器也同样经历着不同世代的发展：1.1第一代燃气热水器；1.2第二代电热水器，中国的电热水器发展史以行业内几个标志性事件进行划分；1987年 浙江康泉电器有限公司成立。同年，第一台“康泉”牌电热水器上市。6 鼎新生产出第一代热水器的雏形，“过热宝”，首次把电热水器的概念引进中国，成为当时最早生 产电热水器的产厂家之一；1988年中国第一台真正可以洗澡的电热水器在鼎新研发成功，成为当时各家媒体追逐的焦点；1989年电热水器由原来的敞开式热水器；1991年 小容量电热水器诞生；1992年电热管水电分离技术研发成功；1995年 阿里斯顿无锡基地投产；1996年万和进军电热水器领域；1996年 樱花进军电热水器行业；1998年 A.O.史密斯投资3000万美元在南京成立独资的艾欧史密斯（中国）热水器有限公司；1999年帅康投资3000万美元，引进了国际一流的生产流水线；2000年小鸭首发价格战，阿里斯顿、丹普紧随其后；2001年 海尔热水器参与制定了热水器节能国家标准；2002年帅康获得智能防电墙技术专利；帅康电热水器被评为中国名牌产品；2003年，帅康以国家标准主要起草单位之一的身份参与了国内首部电热水器国家标准的制定工作。2004年法罗力在中国收购比力奇热水器；2005年 拥有安全预警功能的银海象A8防电墙热水器在海尔诞生；2007年 新版储水式电热水器安全标准实行；2007年 帅康在北京人民大会堂召开智能防电墙电热水器新闻发布会，宣布提前81天达到新国标。2007年 鼎新电器与美国奥克斯顿集团正式达成全面技术合作；2007年 鼎新获得终极防电墙技术专利；2008年 帅康推出3G分层精控电热水器产品；2008年 储水式电热水器能效限定值及能效等级正式实施；2009年 鼎新重回国内，目标中国电热水器产品新领袖品牌；2009年 电热水器被纳入家电下乡行列。1.3第三代太阳能热水器第三代太阳能热水器无论是从舒适性 节能性 安全性都有着其巨大的优势，但太阳能热水器的缺点也很明显，出水小、需要太阳，不适合多雨天气，养护麻烦等等。1.4第四代分体式空气能热水器分体式空气能热水器 上世纪90年代由欧美发达国家传入我国。采用主机和水箱分体式设计。由于需要氟系统二次安装组合，占用空间大，同时为了降低成本大量采用原有家用空调的配件制造。造成质量事故频发，成了低价低质的代名词。1.5第五代整体式空气能热水器整体式空气能热水器 ，2002年后经历几年的发展和进步，国内出现首台整体式空气能热水器。主机与水箱采用一体化设计不仅空间占用少而且彻底避免了氟系统二次安装容易泄漏的问题。由于整体式空气能热水器具有低能耗制取生活热水的的功能，但加上动辄10000元的价格也只能用于出口和少数家庭。2.热水器的分类2.1储水式电热水器储水式容量分有30L、40L、50L、60L、80L、90L、100L等。优点：安装简单，使用方便，不受天然气楼层气压差异的影响，越来越多的用户首选。缺点：体积大，占空间，洗澡前要提前预热，等待时间比较长，容易长水垢，需一年除垢一次。2.2即热式电热水器优点：出热水快，只需3秒钟即可；热水量不受限制，可连续不断供热水；体积小，外形精致；安装、使用方便快捷；需多少热水用多少电，耗能少。缺点：功率高，需预留至少4平方的电线。加热系统是即热式电热水器安全、高效性能的关键。漏水漏电是即热电热水器核心加热技术要解决的关键之所在，防电墙、线路控制系统的安全检测、漏电保护功能及外接的漏电保护开关等也起到了一定的作用，但更多的是治标不治本。而现代人们对家电安全的要求是希望做到百分百安全到家，所以怎样解决即热式加热系统漏水、漏电、水垢、干烧等安全问题成为电热水器行业内的重中之重。2.3即热电热水器分类 即热电热水器可分为：多档位即热式电热水器、恒温即热式电热水器、小厨宝、即热式电热洗手宝、即热式太阳能伴侣、水龙头电热器等多种类型。2.4多档位即热式电热水器是以多个档位调节来调整加热功率的即热电热水器，一般为7个档位，小厨宝一般为3个档位，洗手宝和电热水龙头一般1到2个档位。2.5恒温即热式电热水器恒温即热式电热水器是指热水器在进水流量和进水温度以及电源电压等有所变化的情况下，仍能保持出水温度与用户所设定的温度基本恒定的电热水器。（也包括有恒温的小厨宝、洗手宝等）。2.6即热式太阳能伴侣即热式太阳能伴侣，是一种配合太阳能热水器辅助加热的即热式热水装置，适用于配合各种太阳能、空气能、暧气、电热等热水器使用场所的热水沐浴、洗漱或单独作为厨房热水器之用。在太阳能、空气能等热水器，因天气、季节、水质等原因，热水温度达不到人们所需要温度的时候，进行辅助加热，使用热水更加方便快捷，真正意义上实现节能减排。速热式电热水器优点：出热水速度快，热水量大。是储水式电热水器到即热式电热水器的过度产品，结合了两者的优点，等待时间没有储水热水器那么长，一般在15分钟左右，也不用预留4平方的线，速热式电热水器一般在35千瓦之间，2.5的线就足够。缺点：洗澡前要提前15分钟预热。2.7太阳能热水器太阳能热水器是采用真空集热管组装的热水器，有光照便能产生热水，可广泛用于家庭及工业用热水。 特点是集热效率高（平均日效率0.46）、安全、清洁、节能、保温性能好、全年可使用、使用寿命长等。 规格有12支管、15支管、18支管、21支管、24支管等。按照安装方式可以分为屋顶式太阳能热水器和阳台式太阳能热水器；按照水箱受压可分为承压式太阳能热水器和非承压式太阳能热水器。 太阳能热水器结构图：1、水箱外壳(Water tank shell)2、保温层（Layer for heat preservation）3、水箱内胆（Innerwater tank）4、排气溢流孔（Vent holeand overflow hole）5、密封胶圈（Silicon seal）6、外水箱端盖（End cover of the outer tank）7、防尘圈（A loop of dustproof）8、电加热器预留孔（镁棒安装孔）（Heater）9、真空集热管（Evacuated solar collector tubes）10、进出水孔（Inlet and outlet hole）11、漫反射板（Diffuse flat plate reflector）12、护罩尾托（Tailstock）13、支架（Support）2.8空气能热水器空气能热水器的原理是：通过压缩机系统运转工作,吸收空气中热量制造热水。具体过程是：压缩机将冷媒压缩，压缩后温度升高的冷媒，经过水箱中的冷凝器制造热水。热交换后的冷媒回到压缩机进行下一循环。在这一过程中，空气热量通过蒸发器被吸收导入水中，产生热水。这样的通过压缩机空气制热的新一代热水器，即是空气能热水器（空气能热泵热水器）空气能热水器按照加热形式可分为氟循环与水循环两类，各有优点，互不排斥；氟循环机分为：家用型阳台机、外墙机、厨房机，商用型的壁虎机、阁楼机；水循环机可分为：家用型阳台机、露台机、厨房机，商用型的壁虎机、阁楼机，工程型的屋顶机，地面机。3.空气能热水器工作原理 一台完整的家用多功能空气能热水器包含2个主要部分：制造冷气部分和加热热水部分。但其实这两个部分又是紧密的联系在一起的，密不可分，必须同时工作。即在加热热水的同时，给厨房制冷。或者说在给厨房制冷的同时也在加热热水。其内部结构主要由四个核心部件：压缩机，冷凝器，膨胀阀，蒸发器组成。其工作流程是这样的：压缩机将回流的低压冷媒压缩后，变成高温高压的气体排出，高温高压的冷媒气体流经缠绕在水箱外面的铜管，热量经铜管传导到水箱内，冷却下来的冷媒在压力的持续作用下变成液态，经膨胀阀后进入蒸发器，由于蒸发器的压力骤然降低，因此液态的冷媒在此迅速蒸发变成气态，并吸收大量的热量。同时，在风扇的作用下，大量的空气流过蒸发器外表面，空气中的能量被蒸发器吸收，空气温度迅速降低，变成冷气排进厨房。随后吸收了一定能量的冷媒回流到压缩机，进入下一个循环。由以上的工作原理可以看出，家用多功能热水器的工作原理与空调原理有一定相似，应用了逆卡诺原理，通过吸收空气中大量的低温热能，经过压缩机的压缩变为高温热能，传递给水箱中，把水加热起来。整个过程是一种能量转移个过程（从空气中用转移到水中），不是能量转换的过程，没有通过电加热元件加热热水，或者燃烧可燃气体加热热水。4.结论 扩大产能、降低成本、提高质量三个带动空气能热水器发展的重要方面。从这三方面着手进一步进行拓展与发力来适应空气能热水器市场需求将是企业下一步要努力的重要方向。 扩大产能一方面能更进一步的满足市场需求另一方面也空气能热水器企业降低生产成本的重要方法。降低成本降低售价将能在很大程度上拓展市场需求空间。 曾有消费者在了解了空气能热水器的节能优势后立马表示要买当一听到6000元的最低售价后便马上要说再考虑。空气能热水器最大的需求空间在走进千家万户但真正的千家万户是消费不起高昂的热水器一次性成本投入的。因此在保证产品过硬的品质、必要的生存与发展利润的前提下通过创新技术、进行规模化生产等渠道降低生产成本将是空气能热水器努力的重要方面。据市场调查分析2006年空气源热泵热水器的平均价