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熱泵制冷機組

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概述
通常用于熱泵裝置的低溫熱源是我們周圍的介質——空氣、河水、海水,城市污水,地表水,地下水,中水,消防水池,或者是從工業生產設備中排出的工質,這些工質常與周圍介質具有相接近的溫度。熱泵裝置的工作原理與壓縮式制冷機是一致的,在小型空調器中,為了充分發揮其效能,夏季空調降溫或冬季取暖,都是使用同一套設備來完成。冬季取暖時,將空調器中的蒸發器與冷凝器通過一個換向閥來調換工作,詳見圖[2]。
在夏季空調降溫時,按制冷工況運行,由壓縮機排出的高壓蒸汽,經換向閥(又稱四通閥)進入冷凝器;在冬季取暖時,先將換向閥轉向熱泵工作位置,于是由壓縮機排出的高壓制冷劑蒸汽,經換向閥后流入室內蒸發器(作冷凝器用),制冷劑蒸汽冷凝時放出的潛熱,將室內空氣加熱,達到室內取暖目的,冷凝后的液態制冷劑,從反向流過節流裝置進入冷凝器(作蒸發器用),吸收外界熱量而蒸發,蒸發后的蒸汽經過換向閥后被壓縮機吸入,完成制熱循環。這樣,將外界空氣(或循環水)中的熱量“泵”入溫度較高的室內,故稱為“熱泵”。上海冰箱廠生產的CKT一3A型窗式空調器,就是一種熱泵式空調器。
在熱泵循環中,從低溫熱源(室外空氣或循環水,其溫度均高于蒸發溫度t0)中取得Q0kcal/h的熱量,消耗了機械功ALkcal/h,而向高溫熱源(室內取暖系統)供應了Q1kcal/h的熱量,這些熱量之間的關系是符合熱力學第一定律的,即Q1=Q0+ALkcal/h
如果不用熱泵裝置,而用機械功所轉變成的熱量(或用電能直接加熱高溫熱源,則所得的熱量為ALkcal/h,而用熱泵裝置后,高溫熱源(取暖系統)多獲得了熱量:Q1-AL=Q0,kcal/h
此一熱量是從低溫熱源取得的,如果不用熱泵裝置,就無法取得這一熱量。故用熱泵裝置旨可節省燃料,又可利用余熱。
熱泵的工作循環與熱機的工作循環正好相反,熱機是利用高溫熱源的能量來產生機械功的,而熱泵是靠消耗機械功將低溫熱源的熱量轉移到高溫物體中去。
若熱泵與熱機具有兩個相同的熱源溫度,則熱機循環的熱效率η=AL╱Q1;熱機循環的能量指標----熱量轉換系數φ=Q1╱AL,故φ=1╱η。η值總是小于1的,故φ值是大于1的。若制冷機與熱泵具有兩個相同的熱源溫度,則它們之間的關系為:φ=Q1╱AL=(Q0+AL)╱AL=ε+1,ε 是制冷機的制冷系數。由此可看出,熱量轉換系數的最小值是ε=1,在此極限情況下Q0=0,即沒有從低溫熱源吸取熱量。[1] 
基本原理
熱泵熱水器的基本原理:它主要是由壓縮機、熱交換器、軸流風扇、保溫水箱、水泵、儲液罐、過濾器、電子膨脹閥和電子自動控制器等組成。接通電源后,軸流風扇開始運轉,室外空氣通過蒸發器進行熱交換,溫度降低后的空氣被風扇排出系統,同時,蒸發器內部的工質吸熱汽化被吸入壓縮機,壓縮機將這種低壓工質氣體壓縮成高溫、高壓氣體送入冷凝器,被水泵強制循環的水也通過冷凝器,被工質加熱后送去供用戶使用,而工質被冷卻成液體,該液體經膨脹閥節流降溫后再次流入蒸發器,如此反復循環工作,空氣中的熱能被不斷“泵”送到水中,使保溫水箱里的水溫逐漸升高,最后達到55℃左右,正好適合人們洗浴,這就是空氣源熱泵熱水器的基本工作原理。
如上圖所示,壓縮機出氣為高溫高壓氣體,經冷凝器換熱變為高壓低溫汽液混合物,失去的熱量由熱水帶走為用戶供熱,經儲液罐和膨脹閥變為低壓低溫氣體進入蒸發器蒸發吸熱,吸收外界低品位的熱能(可以是江河、湖泊、地下水、地下土壤層、空氣等即我們所說的水源、地源、空氣源熱泵),最后蒸發器出來的低壓氣體進入壓縮機完成循環。
熱泵制熱原理
 
熱泵熱水器是空調器的演變產品,在制冷系統中裝上電磁四通閥(又稱換向閥),通過四通閥的切換方向,改變制冷劑的流動方向, 空調器就能制熱。壓縮機排出的高溫高壓蒸汽狀的制冷劑流向保溫水箱里的冷凝器,將熱量傳給通過水箱的自來水,然后通過膨脹閥節流降壓,在室外熱泵主組的蒸發器中蒸發吸熱,用工質吸收室外空氣中的熱量。熱泵熱水器就是這樣吸收室外空氣中的熱量,向保溫水箱內自來水傳遞,它比單純用電加熱器制熱更能省電、快速、安全,且室外熱能潛力無限大。
熱泵制冷原理
在夏季空調降溫時,按制冷工況運行,由壓縮機排出的高壓蒸汽,經換向閥(又稱四通閥)進入冷凝器,制冷劑蒸汽被冷凝成液體,經節流裝置進入蒸發器,并在蒸發器中吸熱,將室內空氣冷卻,蒸發后的制冷劑蒸汽,經換向閥后被壓縮機吸入,這樣周而復始,實現制冷循環。
空氣源熱泵
空氣源熱泵循環式三聯供機組是一種利用空氣作為冷(熱)源,對室內空間提供空調、采暖與生活熱水等多功能的空調熱水器設備。
空氣源熱泵循環式三聯供機組共有五種運行模式。夏季可運行制冷與制冷加熱水模式;冬季可運行采暖與采暖加熱水模式;過度季節可單獨運行熱水模式,從而實現全年對居住環境提供降溫、除濕、采暖與生活熱水。當機組運行在制冷加熱水模式時可實現全熱回收,雙向能效比合計高達7.0以上,生活熱水完全免費。
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