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空气源热泵供暖机制原理解析

2018-05-11 111

    空气源热泵是如何来进行供暖的,它采暖时的工作原理是什么?相信大家都会对这个问题产生疑惑,而本文则着重的将一下空气源热泵供暖时的工作原理。

    什么是热泵?它是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能,经过电力做功,提供可被人们所用的高品位热能的装置。简洁地说,热泵就是对自然界的能量进行“搬运”,供应在我们所需要的地方的技术,比如供暖。

    热泵根据其吸收能量的来源(热源)不同,可以分为空气源热泵、水源热泵、地源热泵等。而空气源热泵,凭借其各种优势,已经广泛地被认为是未来最有发展潜能的新能源技术之一。

    一、空气源热泵的工作原理

    以空气源热泵应用于供暖为例,热泵机组设备内专置一种吸热介质——冷媒,它在液化的状态下低于-25℃,与外界温度存在着温差,因此,冷媒可吸收外界的热能,在蒸发器内部蒸发汽化,通过热泵机组中压缩机的工作提高冷媒的温度,再通过冷凝器使冷媒从汽化状态转化为液化状态,在转化过程中,释放出大量的热量,传递给水箱中的储备水,使水温升高,达到制热水的目的。之后,冷媒经过膨胀阀的节流后,再次变为低温液态被运送至蒸发器内,进行下一个循环。

    机组构成运行模式及原理:德费诺热泵式热水机组是由一个制冷循环组成,包括主机和冷凝器两部分。其中主机部分包括蒸发器、风扇、压缩机及膨胀阀;冷凝器为内放冷凝盘管的保温箱或者换热器。制冷剂在蒸发器内吸收外部空气的热量,通过热泵循环在冷凝盘管内释放热量,加热水箱内的水。水箱的保温层采用闭孔橡胶海绵或聚氨脂发泡,且具有良好的保温性能。图1表示的是空气源热泵的工作原理之一。

空气源热泵供暖原理图

    这一由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环,即后来所称的“卡诺循环”。

    逆卡诺循环,是卡诺循环的逆过程,低温时做功吸热,高温时做负功放热,将功转换为热,也是包括空气源热泵在内的所有热泵的工作原理。同时,这也是我们日常生活中常见的空调、冰箱等制冷系统的工作原理。逆卡诺循环也包括四个步骤,都为可逆过程:绝热膨胀,在这个过程中系统对环境做功,降温;等温膨胀,在这个过程中系统从低温环境中吸收热量,同时对环境做与该热量等量的功;绝热压缩,在这个过程中系统对环境做负功,升温;等温压缩,系统恢复原来的状态,在这个过程中系统向高温环境中放出热量,同时环境向系统做与该热量等量的功,即负功。

    从理论上讲,只要冷媒液化温度值和环境温度间存在着温度差,就能够吸收热量。但是,在实际运用过程中,还受到很多因素的制约。图2是空气源热泵工作介质循环原理。

    

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