注冊暖通工程師基礎知識考試教材講義（14）

熱泵相關知識

1、泵與熱泵的工作原理

(1)泵的概念：所謂泵是一種把分散物質集中并提高其位能的裝置。“熱”不是物質，而是能，“熱”的集中和提高位能必須通過載體來實現(xiàn)，載體就是冷媒。熱泵就是利用少量高品位的電能作為驅動能源，從低溫分散的熱源高效吸收低品位熱能并傳輸給高溫熱源，達到“泵熱”的目的。

(2)熱泵的概念：熱泵目前應用最普遍的是蒸汽壓縮式熱泵。這種熱泵系統(tǒng)的工作原理：冷媒在蒸發(fā)器內吸熱后蒸發(fā)，蒸發(fā)成過熱蒸汽進入壓縮機，在壓縮機中經(jīng)絕熱壓縮變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w，經(jīng)冷凝器定壓冷凝為低溫高壓液體，液態(tài)冷媒經(jīng)節(jié)流為低溫低壓液體，再進入蒸發(fā)器定壓吸熱，依次往復循環(huán)。熱泵熱水器就是把空氣中熱能搬運到水中將水加熱。

熱泵技術是一種提高能量品位的技術，它不是能量轉換的過程，所以不受能量轉換效率極限100%的制約，而是遵守逆卡諾原理。其搬運的能量與驅動熱泵的電能之比稱為制熱性能系數(shù)又稱為能效比(用cop來表示)。能效比cop值越大越節(jié)能。

一臺熱泵的主要裝置由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥組成。工作過程是通過工質不斷完成蒸發(fā)(吸取環(huán)境中的能量)→壓縮→冷凝(放出能量)→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過程，將環(huán)境中的熱量轉移到加熱對象中。從而使加熱對象的溫度達到使用范圍。由于電不是直接參與加熱故所需的電量不要很多。電能的熱利用率可達到300%。

2、熱泵熱水器分類

目前國內外市場熱泵熱水器主要有兩種：

一種是蒸發(fā)器從空氣中吸收熱量，通過轉換將冷凝器中的水溫逐步升高來制熱水的設備，稱為空氣源熱泵熱水器;

另一種是蒸發(fā)器從水中吸收熱量，通過轉換將冷凝器中的水溫升高來制熱水的設備，稱為水源熱泵熱水器。

機組構成運行模式及原理

熱泵式熱水機組是由一個制冷循環(huán)組成，包括主機和冷凝器兩部分。其中主機部分包括蒸發(fā)器、風扇、壓縮機及膨脹閥;冷凝器為內放冷凝盤管的保溫箱。制冷劑在蒸發(fā)器內吸收外部空氣的熱量，通過熱泵循環(huán)在冷凝盤管內釋放熱量，加熱水箱內的水。水箱的保溫層采用閉孔橡膠海綿或聚氨脂發(fā)泡，且具有良好的保溫性能。

熱泵機組設備內專置一種吸收熱媒質???冷媒，它在液化的狀態(tài)下常溫低于零下20度，故此，它與外界溫度存在著溫差，冷媒吸收了外界的溫度，在蒸發(fā)器內部產(chǎn)生壓力并蒸發(fā)汽化，通過熱交換器(熱泵)的工作，使冷媒從汽化狀態(tài)轉化為液化狀態(tài)時，客觀存在的熱量便釋放給水罐中的儲用水。電只用在使熱能釋放出來，而不是用在直接加熱，故用電量很少，在夏季氣溫高時，生產(chǎn)一噸熱水約損耗5-6度電，冬季寒冷的天氣約損耗20-25度電，全年平均不超過15度電。