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  • 空气源热泵的基本工作原理和供热系数、耗功系数、采暖系数分析

    发布:约沃节能 浏览:
     一、空气源热泵的工作过程
    液体的沸点不仅取决于液体的温度,而且和液体所处的压力有关,如图1-6的蒸气压力曲线所示。由该曲线可以看出,液体工质(见第五章)在压力低于1bare的情况下,可以在一20℃时沸腾。因此用一台压缩机将一个容器(蒸发器)中的流体抽出,使其中的压力低于1bar,就可以使这种作为工质的液体在低温下沸腾。
    为了将液体转变为相同温度的蒸气,必须消耗一定的热量,即蒸发焙,hv(kJ/kg)。例如为了将1kg、100℃的水,转变为1k8、100℃的蒸气,需要消耗2256kJ的热量。常用工质的蒸发焙列于附录中。
    为了使所蒸发的工质温度不致下降,而造成压力降低,必须将蒸发焙不断地供给沸腾的工质。
    工质的温度只要不超过某一个特征点(临界点),温度即使高一些,蒸气也可液化。如图1-6所示,工质R12在压力约16bar时’
    温度为60℃也会液化,此时,液化的蒸气将放出蒸发烙h。以及所消耗的压缩功w,两者之和为热量q,借助于消耗高品位能量,例如压缩机的功,可将在低温下吸取的热量,在提高温度后输出,并使之成为有用的热量(详见第七章热力学基础)。
    热泵就是利用上述过程,以吸取有关热源的热量,例如地下水、土壤或外界空气的热量,并在消耗高品位能量的情况下,将上述热量提高到适用于房间采暖的温度。
    在这种情况下,可以采用一台发动机带动一台压缩机。该压缩机一方面使装有液体工质的容器(蒸发器)的压力降低,从而使工质在热源温度下蒸发;另一方面将工质蒸气的压力提高到冷凝压力,使蒸气在另一个容器(冷凝器)中,在例如集中热水采暖系统所需的温度下凝结,从而使从周围介质吸取的热量以及转化为热量的功,成为热水采暖所需的有用热量,即
    式中g——有用热量;go——由周围介质吸取的热量;w——驱动功;n——机组热效率。
    (小写字母代表每1kg质量的数值;大写字母代表总的数值)。
    图1-7表示了热泵装置的基本结构。蒸发器工质在温度。和压力po下,由外界空气吸取热流量Q。。压缩机1提高工质蒸气的压力,使它在温度v和压力p下,在冷凝器3中放出热流量Q。。Q。加上驱动功率P所转化成的热流量作为供给热水采暖管网5所需的采暖热流量Q。重新凝结的工质,经节流阀4流回蒸发器,由此重新开始循环。
     
    二、热泵的供热系数、耗功系数和采暖系数对热泵来说特别重要的是,从热泵的冷凝器中供给热水采暖系统的有用热流量或热量,相对于热泵所消耗的驱动功率,或一段时间内所消耗的功的比值。
    所取得的有用热流量和所消耗的驱动功率之比,称为供热系数e长期持续采暖期间所获得的采暖热量与驱动功之比,称为耗功系数β:
    在所有情况下,往往标明功率P或功W中,是否包含了地下水提升泵、外界空气风机、曲轴箱加热器等附属设备所消耗的功率和功e。
    除了热泵经冷凝器给出的有用热量外,还有另外的热量,例如直接燃烧取得的热量或者内燃机所损失的热量,这两部分热量也都传给低温热源。这两部分热量之和与所消耗的总能量之比,称为采暖系数P: