热泵原理及分类

1、热泵原理及分类secret热泵原理及分类在自然界中，水总由高处流向低处，热量也总是从高温传向低温。但人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现水的由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温传递到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。一台压缩式热泵装置，主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成,通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量）一压缩一冷凝（放出热量）一节流一再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。热泵在工作

2、时，把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中加以吸收；它本身消耗一部分能量，即压缩机耗电QB；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热QC,QOQA+QB,由此可以看出，热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA；因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。热泵发展趋势：从科学利用热能的角度来说，使用电力、燃气、燃油等高品位的能源，来加热仅四五十度温升的生活用热水是极不合算的，这样的加热过程即使是达到100%的效率，表面看是没有热能的损失，但实际上已经伴随着巨大的燧增损失，是一种极大的能源浪费。从热力学第二定律的意义上讲，传热的温差越大，能量的损失就越大，即热能除了有“热量”方面度量以外，还

3、有“品位”方面的度量，人们应该尽可能使用较低品位的热能，这才是科学的和合理的。现有的热水器实质上都是能量转换装置，它把电能、燃料的化学能或太阳能转换为热能，其系统“效率”不可能超过100%,例如燃气热水器，因为有高温废气的排放、不完全燃烧、强制排烟及换热效率方面的损失，实际的制热系数仅在0.50.7之间。在很久以前，科学家就提出了热泵的工作原理，为人类科学的使用低温热能指出了方向，目前热泵技术在世界上也已经有了许多方面的应用，国内的应用主要在冷热双效空调产品中，即以室外空气为热源对室内空气进行加热，以达到节能的目的，其系统致热系数已经能高达4倍。热泵的名称很形象的比喻它的原理：即热泵不是热能的

4、转换设备而是热量的搬运设备，它是一台“泵”，这个泵所搬运的介质不是水、气或油，而是“热”。也因为这样，它的“效率”不受能量转换效率（100%为其极限）的制约。热泵制热的效率，受到逆向卡诺循环效率的制约，其理论上的最高效率为：（工作温度+273.15）/高、低温差，从这里可以看出，只要有效的降低工作温差,就可以提高制热效率。例如高低工作温差在20度时，系统的理论制热系数就可以达到15倍以上。制热四个过程原理（1）压缩过程蒸发后的运行一匚质被吸入压缩机，通过压缩机的压缩功能，将工质压缩成高压高温气体，使其对于较低温度的自来水易于放热、液化。（2）冷凝过程3 / 7热泵原理及分类secret从压缩机

5、排出的高压高温工质被常温的自来水吸收热量而变成的液态工质。（3）节流过程把液化后的工质送入热泵主机蒸发器之前，利用毛细管的压力差，使工质在保温水箱的冷凝器内冷凝降压，将它变成即使在低温下也易于蒸发的状态。（4）蒸发过程液态工质从周围空气中吸收热量而不断蒸发汽化，被吸收热量后的空气变为“冷气”。热泵制热原理热泵热水器是空调器的演变产品，在制冷系统中装上电磁四通阀（乂称换向阀），通过四通阀的切换方向，改变制冷剂的流动方向，空调器就能制热。压缩机排出的高温高压蒸汽状的制冷剂流向保温水箱里的冷凝器，将热量传给通过水箱的自来水，然后通过毛细管节流降压，在室外热泵主组的蒸发器中蒸发吸热，用工质吸收室外空气

6、中的热量。热泵热水器就是这样吸收室外空气中的热量，向保温水箱内自来水传递，它比单纯用电加热器制热更能省电、快速、安全，且室外热能潜力无限大。热泵制热时，如果热泵主机换热器的温度太低，则冷凝水会在热泵主机换热器上结霜，影响制热效果，此时必须进入化霜工况运行，热泵主机换热器放热化霜，等结霜化去后重新开始制热。热泵的主要分类根据热泵所利用能源的不同，热泵可作如下分类：一、空气源热泵以空气作为“源体”，空气源热泵，通过冷媒作用，进行能量转移。目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的4050%,年产量为400余万台。热泵冷热水机组自90年代

7、初开始，在夏热冬冷地区得到了广泛应用，据不完全统计，该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到20-30%,而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。二、水源热泵以地下水作为冷热源体，在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向其排放、实现对建筑物供冷。虽然目前空气能热泵机组在我国有着相当广泛的应用，但它存在着热泵供热量随着室外气温的降低而减少和结霜问题，而水源热泵克服了以上不足，而且运行可靠性乂高，近年来国内应用有逐渐扩大的趋势。三、地源热泵地源热泵是以大地为热源对建筑进行空调的技术，冬季通过热泵将大地中的低位热能提高对建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过

8、热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量，以备冬用。由于其节能、环保、热稳定等特点，引起了世界各国的重视。欧美等发达国家地源热泵的利用已有几十年的历史，特别是供热方面已积累了大量设计、施工和运行方面的资料和数据。四、复合热泵为了弥补单一热源热泵存在的局限性和充分利用低位能量，运用了各种复合热泵。如空气-空气热泵机组、空气-水热泵机组、水-水热泵机组、水-空气热泵机组、太阳-空气源热泵系统、空气回热热泵、太阳-水源热泵系统、热电水三联复合热泵、土壤-水源热泵系统等。1、太阳-空气热源热泵系统太阳-空气热源热泵系统是在传统的空气热源热泵系统的基础上，利用太阳能热源而新开发的系统。

9、它可以制冷、供热、供生活热水，是一种利用自然能源、无污染、适用性广、效率高的新型冷热源系统。2、土壤-水热泵系统土壤-水热泵（下称土壤热泵）可利用低品位的土壤热能提供热水或向建筑物供暖。美国、德国及瑞典等北欧国家，已有上万台此类热泵装置在运行，土壤热泵技术已趋成熟，并迅速地加以推广使用。目前正在制订土壤热泵用于供暖的技术规范。3、太阳能-水源热泵空调系统太阳能水源热泵系统由三部分组成，即太阳能集热系统、水源热泵系统和热水供应系统。其系统是将建筑物的消防水池作为蓄水供应系统。以解决太阳能的间歇性和不稳定性。当环路水温高于35c时，水源热泵空调系统同消防水池断开，冷却塔投入运行，当环路水温在1535之间时，太阳能作为冷却塔停止运行，3 / 7热泵原理及分类se