空氣源熱泵熱水機(jī)組工作原理及結(jié)構(gòu)


一、空氣源熱泵熱水機(jī)組工作原理

     空氣源熱泵熱水機(jī)組主要有五大部件組成：A壓縮機(jī)、B工質(zhì)（本文稱冷媒）、C蒸發(fā)器、D冷熱交換器、E節(jié)流裝置（膨脹閥）五大部分組成。
    低溫低壓的液態(tài)冷媒經(jīng)過蒸發(fā)器（空氣側(cè)熱交換器）吸收空氣中的熱量蒸發(fā)，由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)——將冷媒從空氣中吸收的熱量設(shè)為Q1。
    吸收了熱量的冷媒變?yōu)榈蜏氐蛪簹怏w，再通過少量的電能輸入，由壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，使低溫低壓氣態(tài)的冷媒變成高溫高壓狀態(tài)——將壓縮機(jī)的壓縮功轉(zhuǎn)化的熱量設(shè)為Q2。
    高溫高壓的氣態(tài)冷媒在冷熱交換器內(nèi)與冷水進(jìn)行熱交換，冷媒在常溫下被冷卻，冷凝為液態(tài)。此過程中，冷媒放出的熱量使冷水得到加熱——將冷水吸收的熱量設(shè)為Q3。
    換熱后的高壓液態(tài)冷媒通過節(jié)流機(jī)構(gòu)（膨脹閥）減壓，由于壓力下降，冷媒回到了比外界環(huán)境溫度低的低溫低壓的液態(tài)，又具有了再次吸收蒸發(fā)的能力。
    如此將冷水加熱，直到獲得所需溫度的熱水，儲(chǔ)存在保溫?zé)崴渲小?
    根據(jù)能量守恒定律得：Q3=Q1+Q2。熱泵熱水機(jī)組的制熱量Q3＞Q2。也就是說最終用來加熱冷水的熱量要大于壓縮機(jī)工作消耗的電能，其間的差值就是從周圍環(huán)境中吸收來的熱量。熱泵在制備熱水的過程中每輸入一份電能，就從環(huán)境中吸收2～3份的低品位熱能，故所用的電能僅為電鍋爐的1/4左右，大大降低了電能的消耗。這就是熱泵熱水機(jī)組要比電加熱器省電的原因。利用熱泵技術(shù)并使用環(huán)境中的低品位熱能制備熱水，完全符合我國的能源戰(zhàn)略。

    二、熱泵搬移空氣中的熱量

    在空氣源熱泵熱水機(jī)組運(yùn)行過程中，輸入的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)做功，使安裝在蒸發(fā)器側(cè)的軸流風(fēng)機(jī)飛速旋轉(zhuǎn)，使冷媒與空氣進(jìn)行換熱。節(jié)流后的低溫低壓液態(tài)冷媒，流入蒸發(fā)器中的盤管內(nèi)，迅速汽化吸收空氣中的熱量，當(dāng)冷媒轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，又放出在蒸發(fā)器里吸收的空氣中的熱量，液態(tài)冷媒經(jīng)節(jié)流后又進(jìn)入蒸發(fā)器汽化，吸收流過蒸發(fā)器翅片空氣中的熱量，蒸發(fā)器吸收空氣的熱量多少與熱媒本身性質(zhì)有關(guān)，與空氣流動(dòng)的速度，室外環(huán)境溫濕度有關(guān)，還與蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)、為強(qiáng)化傳熱熱效果，在蒸發(fā)器盤管外套有翅片，據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，當(dāng)安徽長江北部地區(qū)室外溫度為38℃時(shí)，流進(jìn)流出蒸發(fā)器空氣的溫差達(dá)到6℃以上。一般蒸發(fā)器吸收熱量的多少隨四季氣溫變化有差異，約為2～4倍左右。這倍數(shù)的內(nèi)涵為：空氣源熱泵熱水機(jī)組每消耗1份電能的同時(shí)能提供相當(dāng)于電能的2～4倍的熱量轉(zhuǎn)移給冷熱交換器中的水，使水溫上升。
    經(jīng)上述分析說明：空氣源熱泵熱水機(jī)組是搬移熱量的設(shè)備，熱量來源于空氣，空氣中的熱量經(jīng)熱泵轉(zhuǎn)移給被加熱的水，并不是用電阻絲發(fā)熱來燒水。

    三、空氣中的熱能為可再生能源

    空氣中的熱能源自于太陽輻射能，氣溫每升高1℃或降低1℃都要吸收或釋放出約0.3kcal熱量。即使氣溫0℃以下空氣溫度上升1℃與0℃以上空氣溫度上升1℃所吸收的熱量也大致相同。是地球“與生俱來”的豐富資源，在自然界中可以不斷再生，永續(xù)利用，是取之不盡、用之不竭的資源，它對(duì)環(huán)境無害，而且資源分布廣泛，適宜就地開發(fā)利用，只要大氣層覆蓋地球、有太陽輻射，空氣就可以吸收太陽熱能儲(chǔ)存起來，空氣源同樣也是太陽能利用的延伸，是自然界給予全人類共有的再生能源。