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空氣源熱泵供熱系統原理圖
空氣源熱泵供熱系統原理圖
更新时间:2025-04-02 15:28:43

一、空氣源熱泵的工作過程液體的沸點不僅取決于液體的溫度,而且和液體所處的壓力有關,如圖1-6的蒸氣壓力曲線所示。由該曲線可以看出,液體工質(見第五章)在壓力低于1bare的情況下,可以在一20℃時沸騰。因此用一台壓縮機将一個容器(蒸發器)中的流體抽出,使其中的壓力低于1bar,就可以使這種作為工質的液體在低溫下沸騰。

空氣源熱泵供熱系統原理圖(空氣源熱泵的基本工作原理和供熱系數)1

蒸氣壓力曲線

為了将液體轉變為相同溫度的蒸氣,必須消耗一定的熱量,即蒸發焙,hv(kJ/kg)。例如為了将1kg、100℃的水,轉變為1k8、100℃的蒸氣,需要消耗2256kJ的熱量。常用工質的蒸發焙列于附錄中。為了使所蒸發的工質溫度不緻下降,而造成壓力降低,必須将蒸發焙不斷地供給沸騰的工質。工質的溫度隻要不超過某一個特征點(臨界點),溫度即使高一些,蒸氣也可液化。如圖1-6所示,工質R12在壓力約16bar時’溫度為60℃也會液化,此時,液化的蒸氣将放出蒸發烙h。以及所消耗的壓縮功w,兩者之和為熱量q,借助于消耗高品位能量,例如壓縮機的功,可将在低溫下吸取的熱量,在提高溫度後輸出,并使之成為有用的熱量(詳見第七章熱力學基礎)。熱泵就是利用上述過程,以吸取有關熱源的熱量,例如地下水、土壤或外界空氣的熱量,并在消耗高品位能量的情況下,将上述熱量提高到适用于房間采暖的溫度。在這種情況下,可以采用一台發動機帶動一台壓縮機。該壓縮機一方面使裝有液體工質的容器(蒸發器)的壓力降低,從而使工質在熱源溫度下蒸發;另一方面将工質蒸氣的壓力提高到冷凝壓力,使蒸氣在另一個容器(冷凝器)中,在例如集中熱水采暖系統所需的溫度下凝結,從而使從周圍介質吸取的熱量以及轉化為熱量的功,成為熱水采暖所需的有用熱量,即

空氣源熱泵供熱系統原理圖(空氣源熱泵的基本工作原理和供熱系數)2

式中g——有用熱量;go——由周圍介質吸取的熱量;w——驅動功;n——機組熱效率。(小寫字母代表每1kg質量的數值;大寫字母代表總的數值)。圖1-7表示了熱泵裝置的基本結構。蒸發器工質在溫度。和壓力po下,由外界空氣吸取熱流量Q。。壓縮機1提高工質蒸氣的壓力,使它在溫度v和壓力p下,在冷凝器3中放出熱流量Q。。Q。加上驅動功率P所轉化成的熱流量作為供給熱水采暖管網5所需的采暖熱流量Q。重新凝結的工質,經節流閥4流回蒸發器,由此重新開始循環。

空氣源熱泵供熱系統原理圖(空氣源熱泵的基本工作原理和供熱系數)3

空氣源熱泵的基本結構

二、熱泵的供熱系數、耗功系數和采暖系數對熱泵來說特别重要的是,從熱泵的冷凝器中供給熱水采暖系統的有用熱流量或熱量,相對于熱泵所消耗的驅動功率,或一段時間内所消耗的功率比值。所取得的有用熱流量和所消耗的驅動功率之比,稱為供熱系數e長期持續采暖期間所獲得的采暖熱量與驅動功之比,稱為耗功系數β:

空氣源熱泵供熱系統原理圖(空氣源熱泵的基本工作原理和供熱系數)4

空氣源熱泵供熱系統原理圖(空氣源熱泵的基本工作原理和供熱系數)5

在所有情況下,往往标明功率P或功W中,是否包含了地下水提升泵、外接空氣風機、曲軸箱加熱器等附屬設備所消耗的功率和功e。除了熱泵經冷凝器給出的有用熱量外,還有另外的熱量,例如直接燃燒取得的熱量或者内燃機所損失的熱量,這兩部分熱量也都傳給低溫熱源。這兩部分熱量之和與所消耗的總能量之比,稱為采暖系數P:

空氣源熱泵供熱系統原理圖(空氣源熱泵的基本工作原理和供熱系數)6

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