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热泵(HeatPump)是一种将低温热源的热能转移到高温
热源的装置。来实现制冷和供暖。通常用于热泵装置的低温
热源是我们周围的介质——空气、河水、海水,城市污水,
地表水,地下水,中水,消防水池,或者是从工业生产设备
中排出的工质,这些工质常与周围介质具有相接近的温度。
通常用于热泵装置的低温热源是我们周围的介质——空
气、河水、海水,城市污水,地表水,地下水,中水,消防
水池,或者是从工业生产设备中排出的工质,这些工质常与
周围介质具有相接近的温度。热泵装置的工作原理与压缩式
制冷机是一致的,在小型空调器中,为了充分发挥其效能,
夏季空调降温或冬季取暖,都是使用同一套设备来完成。冬
季取暖时,将空调器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来
调换工作。
在夏季空调降温时,按制冷工况运行,由压缩机排出的
高压蒸汽,经换向阀(又称四通阀)进入冷凝器;在冬季取
暖时,先将换向阀转向热泵工作位置,于是由压缩机排出的
高压制冷剂蒸汽,经换向阀后流入室内蒸发器(作冷凝器
用),制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热,将室内空气加热,达
到室内取暖目的,冷凝后的液态制冷剂,从反向流过节流装
置进入冷凝器(作蒸发器用),吸收外界热量而蒸发,蒸发
后的蒸汽经过换向阀后被压缩机吸入,完成制热循环。这样,
将外界空气(或循环水)中的热量“泵”入温度较高的室内,
故称为“热泵”。上海冰箱厂生产的CKT一3A型窗式空调器,
就是一种热泵式空调器。
在热泵循环中,从低温热源(室外空气或循环水,其温
度均高于蒸发温度t0)中取得Q0kcal/h的热量,消耗了机械
功ALkcal/h,而向高温热源(室内取暖系统)供应了Q1kcal/h
的热量,这些热量之间的关系是符合热力学第一定律的,即
Q1=Q0+ALkcal/h
如果不用热泵装置,而用机械功所转变成的热量(或用
电能直接加热高温热源,则所得的热量为ALkcal/h,而用热
泵装置后,高温热源(取暖系统)多获得了热量:Q1-AL=Q0,
kcal/h
此一热量是从低温热源取得的,如果不用热泵装置,就
无法取得这一热量。故用热泵装置旨可节省燃料,又可利用
余热。
热泵的工作循环与热机的工作循环正好相反,热机是利
用高温热源的能量来产生机械功的,而热泵是靠消耗机械功
将低温热源的热量转移到高温物体中去。
若热泵与热机具有两个相同的热源温度,则热机循环的
热效率η=AL╱Q1;热机循环的能量指标热量转换系数
φ=Q1╱AL,故φ=1╱η。η值总是小于1的,故φ值是大于
1的。
若制冷机与热泵具有两个相同的热源温度,则它们之间
的关系为:φ=Q1╱AL=(Q0+AL)╱AL=ε+1,ε是制冷机的制
冷系数。由此可看出,热量转换系数的最小值是φ=1,在此
极限情况下Q0=0,即没有从低温热源吸取热量[1]。
热泵热水器的基本原理:它主要是由压缩机、热交换器、
轴流风扇、保温水箱、水泵、储液罐、过滤器、电子膨胀阀
和电子自动控制器等组成。接通电源后,轴流风扇开始运转,
室外空气通过蒸发器进行热交换,温度降低后的空气被风扇
排出系统,同时,蒸发器内部的工质吸热汽化被吸入压缩机,
压缩机将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝
器,被水泵强制循环的水也通过冷凝器,被工质加热后送去
供用户使用,而工质被冷却成液体,该液体经膨胀阀节流降
温后再次流入蒸发器,如此反复循环工作,空气中的热能被
不断“泵”送到水中,使保温水箱里的水温逐渐升高,最后达
到55℃左右,正好适合人们洗浴,这就是空气源热泵热水器
的基本工作原理。
压缩机出气为高温高压气体,经冷凝器换热变为高压低
温汽液混合物,失去的热量由热水带走为用户供热,经储液
罐和膨胀阀变为低压低温气体进入蒸发器蒸发吸热,吸收外
界低品位的热能(可以是江河、湖泊、地下水、地下土壤层、
空气等即我们所说的水源、地源、空气源热泵),最后蒸发
器出来的低压气体进入压缩机完成循环。
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