空氣源熱泵淺析

空氣源熱泵采用的技術(shù)是世界上特別關(guān)注的能源替代品，也是煤炭燃燒、鍋爐油、熱水器耗電后的純凈、綠色、經(jīng)濟(jì)的加熱方法之一。在歐洲和美國的許多發(fā)達(dá)國家，空氣源熱泵作為一種清潔技術(shù)已經(jīng)被廣泛使用。它于20世紀(jì)末進(jìn)入中國，具有明顯的節(jié)能和高效綜合優(yōu)勢。節(jié)能減排早已成為《紐約時(shí)報(bào)》進(jìn)步的主題，節(jié)約不可再生能源，實(shí)施可操作的低碳是我們的責(zé)任。
1.熱泵工作理論。
熱泵的過程是卡諾循環(huán)的相反過程，通過有限的機(jī)械能將免費(fèi)大氣中的可再生熱能轉(zhuǎn)移到水中。機(jī)組以少量電能為初始動(dòng)力，將制冷劑作為載體，因?yàn)樗梢岳^續(xù)吸收免費(fèi)大氣中的熱能，有效地轉(zhuǎn)化為熱量，實(shí)現(xiàn)低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移，然后將高品位熱能釋放到水中，產(chǎn)生生活熱水。由于工藝過程不是直接用電加熱元件加熱，而是消耗1kW機(jī)械電能Q1，機(jī)組運(yùn)行，使用制冷劑相變吸收3kW免費(fèi)空氣熱能Q2，冷水進(jìn)入機(jī)組，加熱成高溫?zé)崴@得4kW熱量Q3，因此其能效可達(dá)到純電熱水器的4倍，大大節(jié)省了功耗。
但是熱量如何使低溫水變成高溫水呢？根據(jù)熱力學(xué)定律的第二條，我們知道熱量不能自發(fā)地從低溫傳遞到高溫。眾所周知，水總是主動(dòng)從高到低流動(dòng)。同樣，熱量也是自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體，水泵的功能是利用機(jī)械能將水從低到高。熱泵的功能是利用有限的機(jī)械能，從而實(shí)現(xiàn)熱量從低溫物體傳遞到高溫物體。
2.空氣源熱泵核心部件。
其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。其核心部件的工作流程如下：第一，壓縮機(jī)低壓制冷劑壓縮機(jī)返回，低壓制冷劑進(jìn)入高溫高壓氣體放電；第二，高溫高壓制冷劑氣體通過線圈銅管的外箱，通過銅導(dǎo)電氣體的熱水箱連續(xù)到液體壓力；第三，液體制冷劑膨脹閥進(jìn)入蒸發(fā)器體制冷劑迅速蒸發(fā)成氣體，吸收空氣中的大量熱量；第四，在風(fēng)扇的作用下，大量空氣通過蒸發(fā)器的外表面，空氣中的熱量被吸收，空氣溫度下降，迅速進(jìn)入冷空氣回到廚房，然后吸收一定的能量回到壓縮機(jī)，制冷劑循環(huán)到下一個(gè)循環(huán)。
空氣源熱泵的工作原理與空調(diào)原理有些相似，即逆卡諾原理。壓縮機(jī)的應(yīng)用將大量的低溫?zé)崮芪盏娇諝庵校瑝嚎s成高溫?zé)崮?，熱能轉(zhuǎn)移到水箱和加熱水中。整個(gè)過程是一個(gè)能量傳遞的過程，空氣中的熱量轉(zhuǎn)移到水中。這表明，該過程不是能量轉(zhuǎn)換的過程，也不是通過電加熱元件加熱水或燃燒的可燃?xì)怏w加熱水。空氣源熱泵釋放的能量交換熱水箱利用循環(huán)將氣體轉(zhuǎn)化為液體，從而在壓縮機(jī)的工作過程中產(chǎn)生熱量，熱量從液體制冷劑冷卻到室內(nèi)，熱交換管和室內(nèi)空氣交換。
3.空氣源熱泵的特點(diǎn)。
3.1安全
與電熱水器相比，空氣源熱泵消除了泄漏的安全風(fēng)險(xiǎn)；與燃?xì)鉄崴飨啾龋瑹o一氧化碳中毒等氣體泄漏安全風(fēng)險(xiǎn)，比其他空氣源熱泵熱水器具有更好的安全性能。
3.2舒適
空氣源熱泵可以利用可再生能源，其加熱功能可以根據(jù)水箱溫度自動(dòng)開始，熱水24小時(shí)可以實(shí)現(xiàn)足夠的供應(yīng)，不會(huì)出現(xiàn)燃?xì)鉄崴鞑荒芡瑫r(shí)滿足多個(gè)水龍頭現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)小容量電熱水器，人們需要等待洗澡。與其他空氣源熱泵熱水器相比，熱水充足，可設(shè)置水產(chǎn)量和恒定水溫，以滿足舒適性要求。
3.3省錢
由于空氣源熱泵的能耗只有能源電熱水器的四分之一，相當(dāng)于產(chǎn)生等量的熱水，使用空氣源熱泵，電動(dòng)電熱水器只有0.25。例如，在一個(gè)四口之家，假設(shè)正常熱水消耗約200升/天，電熱水器加熱約4元/天，空氣能熱泵約1元/天，只提供熱水項(xiàng)目，家庭每年可節(jié)省約1000元。
3.4在廚房冷卻。
廚房制冷是空氣源熱泵的最大優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠骄鶡崴鳎ㄈ珉姛崴?、燃?xì)鉄崴?、太陽能熱水器等）同時(shí)生產(chǎn)熱水，沒有制冷功能。如果廚房想要額外的冷卻效果，你需要在廚房里買一臺空調(diào)。由于廚房油煙的特點(diǎn)是一個(gè)非常特殊的環(huán)境，所以廚房空調(diào)的普通空調(diào)是不同的，市場上同類產(chǎn)品的價(jià)格一般在4000元左右。
3.5綠色環(huán)保。
燃?xì)鉄崴魅紵扇細(xì)怏w加熱，熱水產(chǎn)生熱水，同時(shí)排放大量二氧化碳、二氧化硫等有害氣體。但只有空氣源熱泵將周圍空氣的熱量轉(zhuǎn)移到水中，這個(gè)過程完全可以實(shí)現(xiàn)零排放，所以幾乎不影響環(huán)境，是真正的綠色環(huán)保熱水器。
3.6低碳
正如前面提到的，空氣源熱泵是逆卡諾原理。它使能量轉(zhuǎn)移到空氣中的水不能直接用電加熱元件加熱。熱效率可達(dá)到等效系統(tǒng)電熱水器的4倍，大大節(jié)省了電能消耗。
4.空氣源熱泵的主要用途和使用方法。
空氣源熱泵主要采用以下三種方式，目前廣泛應(yīng)用于空氣源熱泵地板采暖、空氣源熱泵中央空調(diào)、空氣源熱泵熱水器。
4.1空氣源熱泵地暖。
空氣源熱泵地板采暖通過壓縮機(jī)壓縮后將空氣中的低品位熱能轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮埽瑢⑺疁貜脑瓉淼牡蜏丶訜嵘叩讲怀^60℃。加熱溫度升高后的熱水作為熱介質(zhì)在專用加熱管道中循環(huán)。熱水管流經(jīng)地面裝飾層，在地面輻射和對流的作用下，地面溫度升高，熱量逐漸從建筑物表面擴(kuò)散到整個(gè)室內(nèi)空間。特別是產(chǎn)生的熱量分布均勻，沒有熱風(fēng)感，有利于保持環(huán)境中的水分，提高舒適度，同時(shí)提高人體舒適度。因?yàn)檫@個(gè)過程可以每天24小時(shí)加熱，安裝方便，埋在地下，不占用室內(nèi)空間等強(qiáng)大優(yōu)勢，也可以搭配不同的裝飾風(fēng)格，滿足家庭和商業(yè)的不同需求。
4.2空氣源熱泵中央空調(diào)。
空氣源熱泵中央空調(diào)從室外獲得大量免費(fèi)空氣中的熱量，然后通過有限、少的機(jī)械將熱量轉(zhuǎn)移到室內(nèi)，達(dá)到至少個(gè)熱量的節(jié)能效果。由于空氣源熱泵效率高，無污染物排放，不影響空氣環(huán)境，空氣源熱泵為業(yè)主和開發(fā)商選擇使用方便、綠色節(jié)能、高效運(yùn)行的中央空調(diào)提供了更好的選擇。目前，市場上最先進(jìn)的渦旋強(qiáng)熱技術(shù)是采用空氣源熱泵技術(shù)的中央空調(diào)。
4.3空氣源熱泵熱水器。
空氣源熱泵熱水器是通過裝載在普通熱水器中的空氣源熱泵，不斷吸收空氣中的低溫?zé)崃浚瑝嚎s機(jī)壓縮后轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮埽约訜崴疁亍Ｅc傳統(tǒng)的電熱水器和燃?xì)鉄崴魍耆煌瑐鹘y(tǒng)的熱水器是通過消耗能源，如燃?xì)夂碗娔塬@得熱能，空氣源熱水器是通過吸收，轉(zhuǎn)移空氣中大量的免費(fèi)熱量來達(dá)到加熱水的目的，在消耗相同電能的情況下，可以吸收空氣中的熱量的三倍電能來加熱水，克服太陽能熱水器雨天不能使用，安裝占用大量屋頂空間，增加屋頂結(jié)構(gòu)負(fù)荷，影響建筑立面效果等不便，安全性高，節(jié)能性高，使用壽命長，無需排放有毒、有害氣體等綠色環(huán)保優(yōu)勢。空氣源熱泵熱水器具有高效節(jié)能的特點(diǎn)。在制造相同熱水量的前提下，空氣源熱水器的消耗成本僅為電熱水器的四分之一，甚至高于電輔助太陽能熱水器。
空氣源熱泵作為一種先進(jìn)的熱泵技術(shù)，具有使用成本低、操作簡單、加熱效果好、安全可靠、綠色清潔等多種優(yōu)點(diǎn)，可以以無處不在的空氣中大量免費(fèi)能量為主要?jiǎng)恿Γㄟ^有限的電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移，因此空氣源熱泵享有自然能源搬運(yùn)工的聲譽(yù)。與其他需要復(fù)雜配置、消耗不可再生能源、釋放有毒有害氣體的過程相比。