空气源热泵原理详解口径2012.8.8.doc

空气源热泵原理详解口径 一、热泵简介 热泵热水机组是目前世界上能效比最高的热水设备之一。它采用电能驱动，通过传热工质把自然界的空气、水、土壤或其它低温热源中无法被利用的低品位热能有效吸收，并将吸收回来的热能提升至可用的高品位热能并释放到水中的设备。 热泵与水泵相似，水是不能自发地从低处流向高处的，要将低处的水输送到高处，必须用一台水泵，消耗一部分电力，才能将水送到高处的水箱中。同样，根据热力学第二定律，热量也是不能自发地从低温环境向高温环境中转移（传送），而要实现这个目的，必须要有一台机器，消耗一部分电能，才能将低温环境中的热量传送到高温环境中去。这样的机器就称之为“热泵”。简单一句话就是将空气中的热量“搬运”到水中，给我们提供热水。 根据热源不同，热泵可分为地源热泵、水源热泵、以及空气源热泵。在不同的工况下，热泵热水机组每消耗1kw电能就从低温热源中吸收2-5kw的免费热量，节能效果非常显著。 由于地源与水源热泵设备庞大、安装复杂、初期投资巨大，不适合城市中单户家庭使用，空气源热泵以其安装简便、初期投资小，受城市高层用户的青睐。 二、热泵工作原理 热泵管路内专置一种吸热介质——冷媒，冷煤是一种容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质。低于-20℃时，冷媒在液化的状态下，与外界存在着温差，因此可以在蒸发器内吸收空气中的热量而蒸发汽化，然后通过压缩机的工作提高冷媒的温度，使之变成高温高压的气体，流经冷凝器使这种高温高压的气体重新凝结成液态，同时放热。在转化的过程中，热泵将环境中的热量传递给散热段，以满足用户的热需求。这就是一个热量“搬运”的过程。 在应用中，热泵技术可应用于家庭生活热水、大型热水工程以及采暖/制冷领域。 三、家用空气源热泵热水器工作原理 目前市场上家用空气能热泵热水器可分为氟循环和水循环两种。区分这两种循环的方法就是换热器是安装于室外机内还是置于水箱内。 上图为氟循环家用空气能热泵热水器原理图。压缩机、蒸发器、膨胀阀等部件皆安装于室外机中，冷凝器安装于水箱内，且不需要安装循环水泵。目前市面上的氟循环机组多搭配内盘不锈钢水箱，但由于有腐蚀漏水风险，公司决定采用外盘搪瓷水箱。 上图为水循环家用空气能热泵热水器原理图。压缩机、蒸发器、膨胀阀、冷凝器、循环水泵等部件皆安装于室外机中。水箱内无换热过程，故采用普通搪瓷水箱即可。由于主机内部部分管路通水，在冬天有冻管的隐患，故此机型仅限于南方地区使用。 四、商用空气能热泵热水机组 上图为商用空气能热泵热水机组运行原理图。商用机多采用水循环，但根据加热方式不同，分为循环式与直热式两种。 循环式的加热方式就是将水箱中的水逐步升温，最后达到设定温度。而直热式的原理则是将经过换热器的凉水一次加热到所设定的温度。但种方式对环境热量需求大，仅适合在热带地区推广。故国内市场中，循环式仍是主流。 五、三联供热泵工作原理 三联供，顾名思义，就是集制冷、采暖、加热生活用水三种功能于一身的热泵系统。空气源循环式三联供具有四种工作模式，四种模式下制冷剂的流向是： 　　① 热水模式 压缩机→四通阀1 →热水侧换热器→节流阀A→室外翅片换热器→四通阀2→压缩机 简单来讲就是：室外翅片换热器将室外的热量吸收，经过压缩机的加工，将得到的热量通过热水侧换热器转换到室内的储水箱内，完成空气能制取热水的目的。 　　② 制冷模式 压缩机→四通阀1→四通阀2→室外翅片换热器→节流阀→空调侧换热器→四通阀2→压缩机 简单来讲就相当于一个水空调，空调侧换热器在室内的小水箱内，冷媒将室内的小水箱内的水温降低，室内小水箱内的低温水在室内循环将室内的温度降低；冷媒流经空调侧换热器后温度升高，在通过室外翅片换热器将热量排到室外。 　　③制热模式 压缩机→四通阀1→四通阀2→空调侧换热器→节流阀→室外翅片换热器→四通阀2→压缩机 此模式和制热水模式①原理相同，只不过就是将室内的储水箱换成小水箱，小水箱内的水在室内盘管内循环，将室内的气温提高。 　　④制冷+热水模式 压缩机→四通阀1→热水侧换热器→节流阀→空调侧换热器→四通阀2→压缩机 此模式，在夏天的时候经常使用，和制冷模式原理相似。制冷模式是通过室外翅片换热器将热量排到室外，而此模式是将热量置换到水内；就是将室内的热量“搬运”到热水内。 三联供空气能热泵系统可以为客户提供一体化的家庭热水解决方案；夏天的制冷、冬天的采暖、全年的生活用热水。适用于没有中央供暖，远离市区的别墅用户。 六、空气源热泵节能效果总结 空气源热泵的最大特点，就是其消耗电能的目的是为了“搬运”热量，而不是直接将电能转化为热量。 评估热泵的最直接指标就是“能效比”（Coefficient of Performance）： 能效比