空气源热泵原理概览

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什么是热泵

热泵并非水泵,甚至也并非单纯的“泵”,而是一个完整的设备。热泵的英文名称是HEAT PUMP,并且它有两层定义。

定义1:一种将热量从低温热源输送至高温热源的循环装置。

定义2:一种通过将热量从低温热源传递至高温热源,以补偿部分高品质能源(机械能、电能或高温热能)消耗的装置。

让我们回顾一下物理学。

热力学第一定律:能量守恒定律。

热力学第二定律:热量可以自发地从高温物体传递到低温物体,但不能自发地从低温物体传递到高温物体。

那么,热泵难道是违背热力学定律的“怪物”吗?热泵真的是永动机吗?

让我们来看看热泵的工作原理。

 

压力锅:当压力大于1个大气压时,水的沸点将超过100℃。换句话说,在高压条件下,水蒸气会在100℃以上冷凝成液体!在2个大气压下,水的沸点为121℃!

 

 

低压锅:在低于1个大气压的条件下,水的沸点会低于100℃。换句话说,在低压环境下,水会在不到100℃时就汽化成气体!在0.12个大气压下,水的沸点仅为50℃!

通过压缩机做功,使工质发生物理相变(气—液—气),利用这一往复的相变循环过程,在低压容器(蒸发器)中不断吸热、在高压容器(冷凝器)中不断放热,借助吸热装置吸收环境中的免费热量,并通过换热器将冷水加热,再经由水循环系统将热水输送至用户端,从而确保热泵运行不违背热力学定律。

 

 

蒸汽机开启了第一次工业革命,世界由此迈入了一个以卡诺循环原理为基础的能源利用新时代——即通过热能转化为机械能的能源利用方式,而其能量效率始终低于1。

另一方面,热泵开启了节能的新纪元。其工作原理是逆向卡诺循环,即通过机械能将低温热能转化为高温热能,且其能效始终大于1。热泵无疑是实现节能的最佳途径。

 

 

我们所知的各种能量形式中,密度最高的是电能。

 

中国能源的最佳利用。

 

二、空气源热泵的优势

空气源具有诸多优势,其中最基本的是安全、高效、无污染且使用便捷。

有专家表示,要将热泵称为可再生能源,其平均年运行能效比应大于2.7?

我们不妨就此展开讨论:目前,中国约70%的电力来自煤炭,从这一角度来看,专家们的观点确有道理;然而,基于以下两点理由,热泵的应用仍值得大力推广。

1. 如果电力来自水电、风电、太阳能发电等清洁能源,则热泵的应用将非常环保。

2. 如果所用电力为电网的富余电,这部分电若不加以利用,就等同于浪费;而当热泵系统将这部分电用于供暖或制冷时,便能发挥良好的调峰作用。除上述日照时数较长的地区(如西藏、云南)外,在我国绝大多数地区,热泵相较于太阳能热水系统更具优势——在这些地区,热泵才是主力设备;而在其他情况下,单纯投资热泵与太阳能则并不经济。

凡事皆有两面,热泵也不例外,那么热泵有哪些缺点呢?

三台空气源热泵的缺点

1. 低温性能下降

2. 霜冻导致性能下降

缺点并不可怕,办法总比问题多,针对这两个缺点,我们也有相应的应对措施。

四种克服空气源热泵缺点的方法

针对低温下性能下降的问题,有以下5点。

1、更大的换热面积。

2、变频技术中心。

3、两级压缩技术中心。

4、混炼压缩技术中心。

5、喷气焓技术中心。

 

 

对于第二个问题——霜冻性能下降——有四种解决方案。

1. 更大的传热面积——延缓结霜。

2. 翅片式换热器的合理设计——延缓结霜。

3. 有效的除霜方法模型——缩短除霜时间。

4. 精确的防冻进出点——减少热量损失。

空气源热泵的五大前景

空气源热泵的应用实际上非常广泛,将深入到我们生活的方方面面,其应用领域可概括为三个方面:干燥、供暖和生活热水。