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一、什么是熱泵?
熱泵不是水泵,甚至不是泵,而是成套裝置。熱泵的英文名稱heatpump,它有2個定義:
定義1:從低溫?zé)嵩次鼰崴屯邷責(zé)嵩吹难h(huán)設(shè)備。
定義2:以消耗一部分高品位能源(機械能、電能或高溫?zé)崮埽檠a償,使熱能從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩磦鬟f的裝置。
讓我們來回憶一下物理知識:
熱力學(xué)第一定律:能量守恒定律。
熱力學(xué)第二定律:熱量可以自發(fā)地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體,但不可能自發(fā)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(xué)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:大于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:小于1個大氣壓下,水的沸點會低于100℃,
換言之,在低壓下,水會在低于100℃情況下蒸發(fā)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(zhì)產(chǎn)生物理變相(氣態(tài)--液態(tài)--氣態(tài)),利用這一往復(fù)循環(huán)相變過程不斷通過低壓鍋(蒸發(fā)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(jīng)過熱交換器使冷水升溫,制取的熱水通過水循環(huán)系統(tǒng)送至用戶。
蒸汽機開啟了第一次工業(yè)革命,世界進(jìn)入到利用能源的新時代,其原理是卡諾循環(huán),是利用熱能轉(zhuǎn)化為機械能的方式,能效永遠(yuǎn)低于1。
熱泵則開啟了節(jié)約能源的新時代。其原理是逆卡諾循環(huán),利用機械能將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為高溫?zé)崮艿姆绞剑苄в肋h(yuǎn)大于1,熱泵是節(jié)約能源的最佳方式。
各種能源形式的密度最高的是電力。
能源的最佳利用方式:
二、空氣源熱泵的優(yōu)勢
空氣源有很多優(yōu)勢,最基本的就是安全,高效,無污染,方便坊間有專家稱,要稱熱泵為可再生能源,那么熱泵的全年平均能效比就要大于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(yīng)用是非常值得推薦的:
1,如果電力是來自水電,風(fēng)電,太陽能風(fēng)電等清潔能源,這時熱泵的應(yīng)用是非常環(huán)保的;
2,如果采用的電力是電網(wǎng)中富余的電力,這個電力不用,相當(dāng)于浪費,這時熱泵應(yīng)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(qū)(如西藏,云南),在中國大多數(shù)地區(qū)熱泵都比光熱式太陽能更有優(yōu)勢,熱泵是主角,同時投資熱泵和太陽能沒有經(jīng)濟(jì)性。
凡事皆有2面,熱泵也不例外,那么熱泵的缺點是什么呢?
三、空氣源熱泵的缺點
1,低溫性能下降
2,結(jié)霜導(dǎo)致性能下降
有缺點不可怕,方法總比問題多,那么針對這2個缺點也有相應(yīng)的應(yīng)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(yīng)對措施有5點:
1,更大的換熱面積;
2,變頻技術(shù);
3,雙級壓縮技術(shù);
4,復(fù)疊壓縮技術(shù);
5,噴氣增焓焓技術(shù)。
針對第二個問題——結(jié)霜性能下降,則有4個解決方法:
1,更大的換熱面積-延緩結(jié)霜;
2,合理的翅片換熱器設(shè)計-延緩結(jié)霜;
3,有效的化霜方法模式-縮短化霜時間;
4,準(zhǔn)確的化霜進(jìn)入點和退出點-減少熱損。
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