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必看:空气源热泵装置基础知识与原理图解
陌肖      2022-05-19 00:00     来源:     浏览量:6941

热泵的概念

1)、热泵是一种利用机械能将热量从一个地点转移到另一个地 点的设备。

2)、 热泵通过逆制冷循环工作。

3)、热泵可以用于供暖或制冷,具体视构造而定

4)、在制冷模式下,热泵作为制冷系统而工作。

5)、制冷回路中有一个四通阀,用于在供暖模式和制冷模式之间 切换。

6)、热泵可以用于空间(房间)取暖器或热水器。

7)、热源可以在自然环境中找到(土壤、空气、地下水等)。

热泵的工作原理:

热泵的效率

性能系数(COP)

可以将热泵的性能系数定义为热量输出与电力输入的比率。

例如,若 COP 为 4,表示 1 kW 电能加上 3 kW 热能,产生 4 kW 热能输出。

取得 EHPA 标签所需的 COP:

盐水/水热泵:4.3

空气/水热泵:3.1

水/水热泵:5.1

季节能效比(SPF)

SPF 是指在为期一年的比较期内,热泵消耗的能量与提供的 能量的平均比率。

例如,若 SPF 为 4:1,表示每年消耗 8,000 kWh 电力,产生32,000 kWh 热能。.

为何热泵的效率高于传统供暖设备?

土壤和空气中的热能是完全免费的。

它天然存在于土壤中,经常从风、阳光和降雨中得到补充。

在热泵每年为空间供暖和家用热水提供的能量中,有四分之 三来自于阳光,储存于土壤或空气中。

在地球接收的太阳能中,有 44% 最终储存于土壤中。

这种太阳能是地球上人类能源需求总量的 480 倍。

热泵的核心是可再生的太阳能,因此有助于营造更清洁的环 境。

热泵搭配高效率的供暖系统,再由值得信赖的供应商进行安 装,可以将供暖成本降低 50% 以上。

如图所示,与燃油锅炉相比,典型的热泵系统在环境财务方 面具有极大的优势。

热泵的系统原理图

制冷循环 - 供暖系统

动画显示了热泵如何利用逆制冷循环来工作。

热泵的基本元件包括一台压缩机、一个冷凝器、一个膨胀 装置和一个蒸发器。

在蒸发器中,空气中的热能转移到制冷剂,气态制冷剂被 输送到压缩机。

液态制冷剂从压缩机流向冷凝器,热量在此转移到需要加 热的空间或水

制冷循环 - 制冷和供暖系统(可逆)

热泵可以用于供暖,也可以用于制冷。制冷回路中有一个四通阀,用于在供暖模式和制冷模式之间切换。点击按钮,查看如何将 制冷循环同时用于供暖和制冷。

冬季制热运行系统原理图:

夏季制冷运行系统原理图:

控制系统原理图:

热泵的分类

按照热源,可以分为五大类:

地源热泵

地源热泵采集地下存储的太阳能。

热量采集方法多种多样。

使用水平管路。

使用垂直管路。

使用开放式回路抽取地下水。

地源热泵—水平管路

适用于水/水系统和盐水/水系统。

安装时需要移走表层土壤或挖沟。

提取能量的上限为每米管道 10 至 30 瓦特,具体取决于土 壤和环境的温度。.

地源热泵—垂直管路

适用于水/水系统和盐水/水系统,具体取决于最低环境温度

使用基岩中的垂直集热管道

每 10 kW 供暖容量中,2.5 kW 来自压缩机和泵消耗的电能,7.5 kW 取自土壤

提取能量的上限为每米管道 50 瓦特(这是湿孔的容量。它低 于干孔的容量)

单钻孔的最小深度为 150 米,双钻孔的最小深度为 75 米。

钻孔的最小间距:10 米(具体细节请参考地方和国家法规。)

地源热泵—地下水

仅适用于水基系统。

必须保证供水的质量(过滤器)、流量和温度(10- 12°C)。

对于一个 COP 为 4、将水温降低 5 K 的 10 kw 热泵,需要 的水流量为 0.36 dm3/s 或 1.3 m3/h。

泵水也要消耗能量

钻孔的最小间距约为 15 米(具体细节请参考地方和国家法规)。

地源热泵—水系统

水热泵利用水或盐水,从地源中采集热量。

集热管注满水或盐水。

可以构建水-水系统或盐水-水系统。

可以是开环或闭环系统。

开环系统必须考虑污垢、腐蚀等问题。

重要的是保持水温和蒸发器表面温度高于冰点。

相对于盐水-水系统,水-水系统需要较高的蒸发温度。

当冷凝温度较低时,必须确保较大的蒸发力度。

在这些条件下,可以实现较高的 COP。

地源热泵—地板供暖

传统的家用中央供暖系统便是水系统。

这种系统适用于地板供暖和/或暖气。

房间温度可以单独调节。

COP 最大为 4

适用于新建筑或旧设施(水温不超过 60°C)。

夏季到来时,同一套系统可用于地板制冷。

该系统可以用于游泳池加热。

该系统能够灵活适应将来的需要。

空气源热泵

空气源热泵从室外空气中采集能量,并将能量转移到室内。

空气源热泵比地源热泵易于安装,因为安装时无需挖掘或 钻孔。

冬季可能需要辅助供暖系统。

可以构建空气-空气系统和空气-水系统。

空气源热泵——空气-空气换热系统

空气-空气式空气源热泵从室外空气中采集能量,并将能量转 移到室内或空间内的再循环空气。

可以提供不同的温度范围(冬季较冷,春秋两季较暖)。

室外气温降至大约 6°C 以下时,需要除霜(通常利用逆循环)。

为了让蒸发温度覆盖较低和较高的室外温度,要求压缩机有较 宽的工作范围。

冷凝温度几乎终年不变。

空气源热泵——空气-水换热系统

空气-水式空气源热泵从室外空气中采集能量,并将能量转 移到在供暖系统的循环水中。

风冷式蒸发器。

房屋内传统的基于水的集中供暖系统。

地板供暖和/或暖气。

房间温度可以单独调节。

COP 高达 4.5(空气 7C,水 30/35°C)和 3.5(空气 7C,水40/45°C)

适用于新建筑和旧设施。(水温最高可达 60°C,具体取决于 环境温度)

夏季:地板制冷。

游泳池加热。

能够灵活适应将来的需要。

热泵的市场分析


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