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:
2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。
3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:
4热泵的分类
按照热源,可以分为五大类: 0 1 2 3 4 5 5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。 6 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。. 7 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。) 8 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)。 9 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。 0 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。 1 6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。 2 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。 3 7热泵的市场分析 4 5 |
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