什麼是空氣源熱泵？

2020-09-12 中科能地源熱泵

一、什麼是熱泵？


熱泵不是水泵,甚至不是泵,而是成套裝置.熱泵的英文名稱heat pump，它有2個定義:


定義1：從低溫熱源吸熱送往高溫熱源的循環設備。

定義2：以消耗一部分高品位能源(機械能、電能或高溫熱能)為補償,使熱能從低溫熱源向高溫熱源傳遞的裝置.


讓我們來回憶一下物理知識：

熱力學第一定律：能量守恆定律。

熱力學第二定律：熱量可以自發地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體, 但不可能自發地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體。


那熱泵是不是違反熱力學定律的怪物?熱泵是不是永動機?


我們來看一下熱泵的工作原理:



高壓鍋：大於1個大氣壓,水的沸點會超過100℃,換言之,在高壓下,水蒸氣會在超過100℃的情況下冷凝成液體!在2個大氣壓下,水的沸點是121℃!


低壓鍋：小於1個大氣壓下,水的沸點會低於100℃,換言之,在低壓下,水會在低於100℃情況下蒸發成氣體!在0.12個大氣壓下,水的沸點是50 ℃!


通過壓縮機做功，使工質產生物理變相(氣態 --液態 --氣態)，利用這一往復循環相變過程不斷通過低壓鍋(蒸發器)吸熱和高壓鍋(冷凝器)放熱,由吸熱裝置吸取免費的熱量,經過熱交換器使冷水升溫,製取的熱水通過水循環系統送至用戶。



蒸汽機開啟了第一次工業革命, 世界進入到利用能源的新時代, 其原理是卡諾循環,是利用熱能轉化為機械能的方式,能效永遠低於。


熱泵則開啟了節約能源的新時代. 其原理是逆卡諾循環, 利用機械能將低溫熱能轉換為高溫熱能的方式,能效永遠大於1，熱泵是節約能源的最佳方式之一。


各種能源形式的密度最高的是電力


二、空氣源熱泵的優勢


空氣源有很多優勢，最基本的就是安全，高效，無汙染，方便坊間有專家稱，要稱熱泵為可再生能源，那麼熱泵的全年平均能效比就要大於2.7，我們論證一下這句話對不對，目前中國的電力70%來自煤，從這點來講，專家是對的，但是下面兩個原因的熱泵應用是非常值得推薦的：


1、如果電力是來自水電，風電，太陽能風電等清潔能源，這時熱泵的應用是非常環保的；


2、如果採用的電力是電網中富餘的電力，這個電力不用，相當於浪費，這時熱泵應用這部分電力,可以起到很好的削峰平谷的作用。除上述日照時間很長的地區(如西藏,雲南),在中國大多數地區熱泵都比光熱式太陽能更有優勢, 熱泵是主角，同時投資熱泵和太陽能沒有經濟性。


凡事皆有兩面,熱泵也不例外,那麼熱泵的缺點是什麼呢?


三、空氣源熱泵的缺點


1、低溫性能下降；

2、結霜導致性能下降；

有缺點不可怕，方法總比問題多，那麼針對這2個缺點也有相應的應對措施。


四、如何克服空氣源熱泵的缺點?


針對低溫性能下降的應對措施有5點:

1、更大的換熱面積;

2、變頻技術;

3、雙級壓縮技術;

4、復疊壓縮技術;

5、噴氣增焓焓技術.

目前,有些一些大廠家擁有相關項技術。



針對第二個問題——結霜性能下降,則有4個解決方法:

1、更大的換熱面積-延緩結霜；

2、合理的翅片換熱器設計-延緩結霜；

3、有效的化霜方法模式-縮短化霜時間；

4、準確的化霜進入點和退出點-減少熱損。


五、空氣源熱泵的應用前景


空氣源熱泵的應用其實很廣泛，可以概括為2點：採暖，生活熱水及工業用途。關於空氣源熱泵的應用業績專業人士也一個設想：舒適人居節能解決方案。適人居的最基本要求包括：熱水充分、空氣新鮮、飲水安全、冬暖夏涼.


舒適人居傳統解決方案也存在一些弊端:


傳統解決方案的其他弊端還包括能耗大、投資大、佔空間:


針對傳統方案,我們提出獨棟集中設備解決方案


而通過熱泵來提供舒適人居節能解決方案,優勢相對明顯。


這就是空氣源熱泵。


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