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一目了然的空气源热泵原理

烘干咨询 2019-01-27 16:16:50

什么是热泵

热泵不是水泵,甚至不是泵,而是成套装置。热泵的英文名称heat pump,它有2个定义:

定义1:从低温热源吸热送往高温热源的循环设备。

定义2:以消耗一部分高品位能源(机械能、电能或高温热能)为补偿,使热能从低温热源向高温热源传递的装置。


让我们来回忆一下物理知识:

热力学第一定律:能量守恒定律。 

热力学第二定律:热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体,但不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体。


那热泵是不是违反热力学定律的怪物?热泵是不是永动机?

 

我们来看一下热泵的工作原理:

高压锅:大于1个大气压,水的沸点会超过100℃,换言之,在高压下,水蒸气会在超过100 ℃的情况下冷凝成液体!2个大气压下,水的沸点是121 ℃!

低压锅:小于1个大气压下,水的沸点会低于100℃,换言之,在低压下,水会在低于100 ℃情况下蒸发成气体!0.12个大气压下,水的沸点是50 ℃!


通过压缩机做功,使工质产生物理变相(气态--液态--气态),利用这一往复循环相变过程不断通过低压锅(蒸发器)吸热和高压锅(冷凝器)放热,由吸热装置吸取免费的热量,经过热交换器使冷水升温,制取的热水通过水循环系统送至用户,所以热泵并不违反热力学定律。


蒸汽机开启了第一次工业革命,世界进入到利用能源的新时代,其原理是卡诺循环,是利用热能转化为机械能的方式,能效永远低于1


热泵则开启了节约能源的新时代。其原理是逆卡诺循环,利用机械能将低温热能转换为高温热能的方式,能效永远大于1,热泵是节约能源的最佳方式。

我们所熟知的各种能源形式的密度最高的是电力。

中国能源的最佳利用方式:

空气源热泵的优势


空气源有很多优势,最基本的就是安全,高效,无污染,方便

 

坊间有专家称,要称热泵为可再生能源,那么热泵的全年平均能效比就要大于2.7


我们论证一下这句话对不对,目前中国的电力70%来自煤,从这点来讲,专家是对的,但是下面两个原因的热泵应用是非常值得推荐的:


1,如果电力是来自水电,风电,太阳能风电等清洁能源,这时热泵的应用是非常环保的;

2,如果采用的电力是电网中富余的电力,这个电力不用,相当于浪费,这时热泵应用这部分电力,可以起到很好的削峰平谷的作用。除上述日照时间很长的地区(如西藏,云南),在中国大多数地区热泵都比光热式太阳能更有优势,热泵是主角,同时投资热泵和太阳能没有经济性。


凡事皆有2面,热泵也不例外,那么热泵的缺点是什么呢?

 

空气源热泵的缺点


1,低温性能下降

2,结霜导致性能下降

有缺点不可怕,方法总比问题多,那么针对这2个缺点也有相应的应对措施。

 

如何克服空气源热泵的缺点


针对低温性能下降的应对措施有5点:

1,更大的换热面积;

2,变频技术;

3,双级压缩技术;

4,复叠压缩技术;

5,喷气增焓焓技术。

针对第二个问题——结霜性能下降,则有4个解决方法:

1,更大的换热面积-延缓结霜;

2,合理的翅片换热器设计-延缓结霜;

3,有效的化霜方法模式-缩短化霜时间;

4,准确的化霜进入点和退出点-减少热损。


空气源热泵的前景


空气源热泵的应用其实很广泛,将发展到我们生活上的方方面面,运用领域可以概括为3点:烘干、采暖及生活热水。