熱泵基本知識-1

1、熱烈歡迎熱烈歡迎力諾瑞特空氣能事業(yè)部全體人員參加空氣能研討會空氣能研討會 熱泵熱泵： 就是輸送就是輸送/ /轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移“熱量熱量”的泵。的泵。 是將低溫環(huán)境的熱量輸送到高溫環(huán)境的泵。是將低溫環(huán)境的熱量輸送到高溫環(huán)境的泵。 熱量從高溫處至低溫處是可以自發(fā)進(jìn)行的。傳導(dǎo)熱量從高溫處至低溫處是可以自發(fā)進(jìn)行的。傳導(dǎo) 因為熱量不是流體，沒有體積和質(zhì)量，不可能象因為熱量不是流體，沒有體積和質(zhì)量，不可能象實體一樣被輸送。如何輸送熱量？實體一樣被輸送。如何輸送熱量？ 這必須依賴一個這必須依賴一個“載體載體”，這個載體就是，這個載體就是“制冷劑制冷劑/ /冷媒冷媒”。 熱泵就是通過電能的驅(qū)動和溫度提升，將熱泵就是通

2、過電能的驅(qū)動和溫度提升，將“制冷制冷劑劑”通過一次次的通過一次次的相變循環(huán)相變循環(huán)，實現(xiàn)熱量的高效集熱整，實現(xiàn)熱量的高效集熱整合和搬運（逆卡諾循環(huán)原理）。合和搬運（逆卡諾循環(huán)原理）。 通過讓冷媒不斷完成蒸發(fā)（通過讓冷媒不斷完成蒸發(fā)（吸取熱量、低溫低壓液態(tài)變成低吸取熱量、低溫低壓液態(tài)變成低溫低壓氣態(tài)溫低壓氣態(tài)壓縮壓縮( (低溫低壓氣態(tài)低溫低壓氣態(tài)變成高溫高壓氣態(tài)變成高溫高壓氣態(tài))冷凝（放出冷凝（放出熱量、高溫高壓氣態(tài)變成高溫高熱量、高溫高壓氣態(tài)變成高溫高壓液態(tài)）壓液態(tài)）節(jié)流（高溫高壓液態(tài)節(jié)流（高溫高壓液態(tài)變成低溫低壓液態(tài)）變成低溫低壓液態(tài)）再蒸發(fā)的再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，從而將環(huán)境中不熱力循環(huán)過程

3、，從而將環(huán)境中不可利用的低品位熱量轉(zhuǎn)移成可使可利用的低品位熱量轉(zhuǎn)移成可使用的高品位熱量。用的高品位熱量。節(jié)流裝置壓縮機(jī)電風(fēng)低壓側(cè)水高壓側(cè)熱量熱量四大部件：蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流裝置；四大部件：蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流裝置；壓縮機(jī)：壓縮機(jī)： 熱泵的熱泵的“心臟心臟” 壓縮：壓縮： 將氣態(tài)的將氣態(tài)的制冷劑由低壓變制冷劑由低壓變成高壓，低溫變成高壓，低溫變成高溫。成高溫。家用機(jī)：家用機(jī)：轉(zhuǎn)子型，轉(zhuǎn)子型，如松下、日立、如松下、日立、三菱。三菱。工程機(jī)：工程機(jī)：渦旋式，渦旋式，如谷輪、丹佛斯如谷輪、丹佛斯、三洋。、三洋。冷凝器：冷凝器：熱量的釋放裝置熱量的釋放裝置冷凝：冷凝： 將高溫高壓的將高

4、溫高壓的氣態(tài)的制冷劑變氣態(tài)的制冷劑變成高溫高壓的液成高溫高壓的液體。體。冷凝冷凝器器蒸發(fā)器：蒸發(fā)器：熱量的吸收裝置熱量的吸收裝置蒸發(fā)：蒸發(fā)： 將低溫低壓的將低溫低壓的液態(tài)的制冷劑變液態(tài)的制冷劑變成低溫低壓的氣成低溫低壓的氣態(tài)。態(tài)。蒸發(fā)器蒸發(fā)器節(jié)流裝置：節(jié)流裝置：狀態(tài)的轉(zhuǎn)化器狀態(tài)的轉(zhuǎn)化器節(jié)流：節(jié)流： 將高溫高壓的將高溫高壓的液態(tài)的制冷劑變液態(tài)的制冷劑變成低溫低壓的液成低溫低壓的液態(tài)。態(tài)。節(jié)流節(jié)流裝置裝置氣液分離器：氣液分離器：狀態(tài)的分離裝置狀態(tài)的分離裝置分離：分離： 將低溫低壓的將低溫低壓的液態(tài)與低溫低壓液態(tài)與低溫低壓的氣態(tài)分開。的氣態(tài)分開。氣液分氣液分離器離器貯液器：貯液器：熱泵的平衡器熱泵的

5、平衡器貯液：貯液： 將制冷劑儲存將制冷劑儲存起來，維持熱泵起來，維持熱泵在春、冬季制冷在春、冬季制冷劑量充足。劑量充足。貯液貯液器器四通閥：四通閥：制冷劑流向的轉(zhuǎn)制冷劑流向的轉(zhuǎn)換裝置換裝置轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換：制冷劑由一個通制冷劑由一個通道變成另一個通道變成另一個通道。道。四通閥四通閥 空氣源熱泵熱水器也空氣源熱泵熱水器也稱為稱為“空氣能熱水器空氣能熱水器” 運用逆卡諾循環(huán)原理，運用逆卡諾循環(huán)原理，用少量的電能，把自然用少量的電能，把自然環(huán)境環(huán)境-空氣中的低溫?zé)峥諝庵械牡蜏責(zé)崃课諌嚎s增壓升溫后量吸收壓縮增壓升溫后傳遞到水中產(chǎn)生熱水。傳遞到水中產(chǎn)生熱水。 廣義上來說，空氣源熱泵熱水器也是太陽能廣義上來說

6、，空氣源熱泵熱水器也是太陽能的間接利用裝置。的間接利用裝置。可以獲取太陽能蘊(yùn)藏于空氣的那部分可以獲取太陽能蘊(yùn)藏于空氣的那部分輻射能輻射能，可以在沒有陽光的時候（如夜間）工作。，可以在沒有陽光的時候（如夜間）工作。供熱更加可靠、穩(wěn)定、全天候。供熱更加可靠、穩(wěn)定、全天候。 與太陽能相比：與太陽能相比：全天候全天候 環(huán)保、清潔的熱水設(shè)備環(huán)保、清潔的熱水設(shè)備熱泵系統(tǒng)從空氣中獲取低溫?zé)崮?，?jīng)系統(tǒng)高效熱泵系統(tǒng)從空氣中獲取低溫?zé)崮?，?jīng)系統(tǒng)高效集熱整合后成為高溫?zé)崮?，通過集熱整合后成為高溫?zé)崮?，通過中間介質(zhì)中間介質(zhì)將熱量轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生高溫水；完成熱交換的空氣將熱量轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生高溫水；完成熱交換的空氣又以更低的溫度重

7、新返回到大氣中去。又以更低的溫度重新返回到大氣中去?？諝饨?jīng)過熱泵設(shè)備不會被消耗，也不會被污染空氣經(jīng)過熱泵設(shè)備不會被消耗，也不會被污染，只是被吸收了大量熱量，空氣的溫度被降低，只是被吸收了大量熱量，空氣的溫度被降低，對防止溫室效應(yīng)起了一定作用。對防止溫室效應(yīng)起了一定作用。 l 空氣源熱泵熱水器和所有其他方式的熱水器空氣源熱泵熱水器和所有其他方式的熱水器根本的不同是：根本的不同是：l 燃?xì)鉄崴骱碗姛崴鞫际悄芰康霓D(zhuǎn)換裝置燃?xì)鉄崴骱碗姛崴鞫际悄芰康霓D(zhuǎn)換裝置，功能在于把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為熱能。，功能在于把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為熱能。 例如，燃?xì)鉄崴骶褪前讶細(xì)庵械幕瘜W(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)換為熱能例如，燃

8、氣熱水器就是把燃?xì)庵械幕瘜W(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)換為熱能；而電熱水器則是將電能通過電熱絲轉(zhuǎn)換為熱能。；而電熱水器則是將電能通過電熱絲轉(zhuǎn)換為熱能。 轉(zhuǎn)換裝置的效率由于轉(zhuǎn)換過程中不可避免的熱損失和利用不完轉(zhuǎn)換裝置的效率由于轉(zhuǎn)換過程中不可避免的熱損失和利用不完全，只能低于全，只能低于100%100%。 熱泵熱水器是能量的熱泵熱水器是能量的“搬運裝置搬運裝置” 熱泵工作時，通過蒸發(fā)器吸收環(huán)境介質(zhì)中的能量熱泵工作時，通過蒸發(fā)器吸收環(huán)境介質(zhì)中的能量QAQA 熱泵本身做功消耗的能量，部分轉(zhuǎn)化為熱能熱泵本身做功消耗的能量，部分轉(zhuǎn)化為熱能QBQB 通過工質(zhì)循環(huán)在冷凝器中放熱通過工質(zhì)循環(huán)在冷凝器中放熱QCQC 三者的關(guān)系：

9、三者的關(guān)系： QC=QA+QBQC=QA+QB 消耗少量的電能驅(qū)動壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)，利用制冷消耗少量的電能驅(qū)動壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)，利用制冷劑的相變循環(huán)，通過蒸發(fā)器和冷凝器與外界的劑的相變循環(huán)，通過蒸發(fā)器和冷凝器與外界的換熱，實現(xiàn)從空氣中搬運熱量的目的，同時它換熱，實現(xiàn)從空氣中搬運熱量的目的，同時它消耗的那一部分電能最終也通過摩擦轉(zhuǎn)換為熱消耗的那一部分電能最終也通過摩擦轉(zhuǎn)換為熱能。能。 舉例：舉例：10HP10HP機(jī)組，熱泵系統(tǒng)輸入功率機(jī)組，熱泵系統(tǒng)輸入功率9.0 kW9.0 kW，周圍環(huán)，周圍環(huán)境溫度境溫度2020，輸出的制熱功率卻達(dá)到，輸出的制熱功率卻達(dá)到39.5 kW39.5 kW，這意味著，這意味著熱

10、泵工作時從周圍環(huán)境吸收了大量的免費熱能。熱泵工作時從周圍環(huán)境吸收了大量的免費熱能。 這意味著，這種系統(tǒng)僅僅只消耗了這意味著，這種系統(tǒng)僅僅只消耗了9.0kW9.0kW的電能，卻的電能，卻等同于傳統(tǒng)加熱方式加熱等同于傳統(tǒng)加熱方式加熱39.5kW39.5kW的熱量。的熱量?？諝鉄岜脽崴畽C(jī)組能量平衡方程式：空氣熱泵熱水機(jī)組能量平衡方程式： Q QC C= Q= QA A+W+W(Q(QB B) )COP =COP =熱泵熱水機(jī)組制熱量熱泵熱水機(jī)組制熱量(Q(QC C)/)/輸入能量輸入能量(W)(W) = (Q= (QA A+W+W(Q(QB B) / W ) / W 上式中：上式中：Q QC C-熱

11、泵熱水機(jī)組制熱量熱泵熱水機(jī)組制熱量 Q QA A-熱泵熱水機(jī)組從空氣中獲得的熱量熱泵熱水機(jī)組從空氣中獲得的熱量 W- W-輸入電量輸入電量 - - 電動機(jī)效率電動機(jī)效率標(biāo)準(zhǔn)工況：環(huán)境溫度標(biāo)準(zhǔn)工況：環(huán)境溫度2020，入水水溫，入水水溫1515，出水溫度，出水溫度5555壓縮機(jī)性能壓縮機(jī)性能蒸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計蒸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計冷凝系統(tǒng)的設(shè)計冷凝系統(tǒng)的設(shè)計節(jié)流方式的選擇節(jié)流方式的選擇工質(zhì)充注量工質(zhì)充注量環(huán)境溫度環(huán)境溫度出水溫度出水溫度COP測試條件：空氣溫度維持在20、相對濕度為6080 水箱初始溫度為15，終止溫度為55，加熱方式和特征分：加熱方式和特征分： 靜態(tài)加熱式、靜態(tài)加熱式、 循環(huán)加熱式循環(huán)加熱式 直熱加熱式、直熱加熱式、 即開即熱式。即開即熱式。使用場所分使用場所分 大中型商業(yè)機(jī)組、大中型商業(yè)機(jī)組、 小型家用機(jī)。小型家用機(jī)。 結(jié)構(gòu)上分結(jié)構(gòu)上分 分體式、分體式、 整體式。整體式。熱源的來源分熱源的來源分 空氣源熱泵、空氣源熱泵、 水源熱泵水源熱泵/ /土壤源熱泵