1热泵的工作原理热泵循环与制冷循环本质上都是逆循环,只是温度水平不同,着眼点不同而已。热泵是个反向使用的制冷机。其热能大部分来自周围环境,只有小部分是由机械功转变而成。以花费少量机械功作为代价,将低温环境的热能转移到温度较高的环境中。就像水泵以机械功为代价将低处的水送到高处样,因此称为热泵。热泵的构造和制冷机完全样。同台机器,如果目的是制冷,就叫做制冷机,它要求从制冷房间取走热量以维持制冷房间温度低于大气温度而且恒定不变;如果目的是供热,就叫做热泵,这时循环在供暖房间温度为即高温热源温度和大气环境温度为即低温热源温度1之间工作。输入功量以,从大气环境取得热量4,送给房间的热量为=以+52,以维持供暖房间温度高于大气温度而且恒定不变。过热液体媒体在蒸发器内吸收低温物体的热量,蒸发成气体媒体;蒸发器出来的气体媒体经压缩机的压缩,变为高温高压的气体媒体;高温高压的气体媒体在冷凝器中将热能释放给高温物体,同时自身变为高压液体媒体;高压液体媒体在膨胀阀中减压,再变为过热液体媒体,进入蒸发器,循环最初的过程。
热泵的经济性指标用供热系数,来衡量,即消耗每单位机械功对高温区所能供给的热量,在理想卡诺循环中,供热系数与温度差成反比,即COpUT如果把=界+,2代入上式,不难得到供热系数与制冷系数之间的关系,即,1+上式说明,制冷系数越高则供热系数也越高。实际的热泵循环不可能按着卡诺循环进行,故热泵蒸发温度热源水温越高,冷凝温度热水温度越低,则热泵的供热系数越大。考虑到系统中各第作者女,1972年生,助教,张家口市,75,24种组成设备的效率及实际循环和理想卡诺循环的差异,热泵装置的供热系数般在35之间。也就是说,热泵能够将自身所需能量的35倍的热能从低温物体传送到高温物体。热泵比其他供暖装置优越之处,就在于消耗同样多的能量如功量界可以比其他方法提供更多的热量,合理利用对建筑物节能有重大意义。
2太阳能热泵供暖系统冬季太阳辐射较少,环境温度较低,集热器中流体的温度般为10.,20,直接用于供暖是不可能的。太阳能热泵供暖系统可以利用集热器进行太阳能低温集热1020.,然后通过热泵,将热量传递到温度为3,50的供暖热媒中去。太阳能热泵供暖系统可以有效地利用低温热源,减少集热面积。
21直接式热泵系统将太阳能集热器作为热泵系统中的蒸发器,换热器作为冷凝器,就可以得到较高温度的供暖热媒。这种供暖系统叫做直接式太阳能热泵系统,1.
压缩机蒸发器冷凝器22间接式热泵系统将太阳能集热器和热泵联合起来,就组成间接式太阳能热泵系统,标准的热泵系统采用3的水水式热泵,这是个具有热源侧低温水槽和高低温水槽的双槽式热泵系统,根据使用情况,有时也可将其中的任何个加以省略。
由于这种系统集热温度低,仅采用层普通玻璃盖板,吸热面涂有黑漆的集热器,集热效率就高达6080.根据情况,使用不加盖板热成本低。除此之外,此系统还有如下优点当室外温度较低时,空气热源热泵供热系数有所下降,但由于太阳能热泵系统的蓄热作用,即使在这种情况下也能输出定的供暖热5集热器夜间冷却器;卟辅助加热器低温侧蓄热棺朽集热器泵田31高温侧蓄热槽,2热源水泵;仲热泵冷介质切换,3次热水栗1!0采暖致冷负荷,4次热水泵量。所以设备容量可以减小,从而与夏季制冷负荷容易平衡。
在过渡季节,利用不进行,暖和制冷的集热器来供热水,达到了节能的目的。
由于设有蓄热槽,夏季可以利用夜间电力进行蓄冷运行,运行费用低,而且有助于电力错峰。
随着建筑设计的不断进步,可采取多种采暖运行5夜间冷却器町51排热水棺1冷水蓄热槽只致冷机;致冷采暖负荷邙冷却塔朽排热泵2冷却水泵3次冷水栗5次冷水泵成本低廉的集热方法。
致冷运行可以组合各种热回收装置,从而大幅度改3善工作性能系数。包括以上标准的热泵系统,太阳能热泵系统的热泵形式主要有以下形式1普通的水水式,只要将水管系统加以切换即可进行供暖或制冷。2水空气式,高温侧不能蓄热,但适用于小容量设备。在任何情况下都可以在热水以太阳辐射为热源入口温度为825的范围内运行,但必须注意高温时的过热和低温时的冻结。3空气水式,采用空气集热器,不必担心冻结。4得不到太阳辐射热时以室外空气为热源的双效蒸发方式。
3结论由于采暖供回水温度偏低,选用终端散热器上将有所考虑。计算发现,对55以下的低温采暖,如采用常规暖气散热器,所需要的散热器面积至少要增加5,相应投资也将增加5目前种新兴的,管地板辐射散热器正在兴起和投入使用,由于它埋在房间地板下,散热方式是由下向上辐射散热,适合人的身体和生活需要。这特点,即使是降低它的供回水温度,如采用5035,对它筑实际情况,终端可采用暖气散热器。或采用地板辐射散热器。当今世界,常规能源日短缺,环境污染日趋严峻,为了避免对常规能源资源的过度索取和保护人类赖以生存的自然环境,大力开发利用可再生能源,节约使用能源已成为科技发展的潮流。随着我国经济的发展和人们生活水平的提高人们对生活环境的要求越来越,采暖和空调已经是建筑物的必要设施。另方面由于常规能源不断开采和使用,其储藏量将不断地减小,环境污染的问也越来越严峻。因此,利用太阳能供冷和供热,不仅可以节省电力和常规能源,对环境保护尤其有重要意义建议在十期间立项重点支持,进行工程范并推广。这对改变能源结构有效利用自然能源环境保护等都有重要的意义。因此,我国应大力支持这项技术的开发和应用。
1方荣升,相立成,李亭寒。陈小霓。太阳能应用技术,中国农业出版社2日本太阳能学会编。刘鉴民。李安定等译。太阳能基础和应用。上海科学技术出版社3李春生等编著。太阳能热利用导论。高等教育出版社