空气能行业知识点

热泵基础知识山东金山新能源空气能行业知识点主编：刘万青杨刚山周辉热泵基础知识山东金山新能源第一章热泵基础知识一、什么是热泵，热泵为什么会比其它制热产品节能热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。人们所熟悉的“泵”是一种可以提高位能的机械设备，比如水泵主要是将水从低处抽到高处，从一处输送到另一处。而“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。他们最大的特点是消耗的能量并不是用来直接转换成使用的能源，它只是作为一个工具起到输送传递的作用。举例来说，人靠消耗自身的能量来搬运货物，最好的大力士也只能搬运200-300公斤的东西，电热器是依靠消耗电能转换成热能，得到的热能永远不可能大于原来本身所带的热能。可当我们使用汽车等等运输工具时，我们只需要很少的一点点汽油便可以将几千公斤，几万公斤的货物从一个地方搬运到另一个地方，同样热泵只需要消耗1KW的电能，便可以从空气、土壤搬运出4KW、5KW甚至6KW的热能到水中供我们使用。二、热泵的工作原理作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温区流向低温区。但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。在工作运行中，蒸发器从周围环境中吸取热量，蒸发传热工质，工质蒸汽经热泵压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了储水箱中的水。冷凝后的传热工质通过膨胀阀减压，工质温度和压力下降，返回到蒸发器，然后吸热再次被蒸发，如此循环往复将环境中的热量源源不断的输送到使用的介质中（如水）。三、为什么说余热利用的强力工具是热泵水从高处流向低处，热由高温物全传递到低温物体，这是自然规律。然而，在现实生活中，为了农业灌溉、生活用水等的需要，人们利用水泵将水从低处送到高处。同样，在能源热泵基础知识山东金山新能源日益紧张的今天，为了回收通常排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等中的热量，热泵被用来将低温物体中的热能传送高温物体中，然后高温物体来加热水或采暖，使热量得到充分利用。热泵的工作原理和家用空调、电冰箱等的工作原理基本相同，通过流动媒体在蒸发器、热泵，冷凝器和膨胀阀等部品中的气相变化(沸腾和凝结)的循环来将低温物体的热量传递到高温物体中去。具体工作过程如下：①过热液体媒体在蒸发器内吸收低温物体的热量，蒸发成气体媒体。②蒸发器出来的气体媒体液热泵的压缩，变为高温高压的气体媒体。③高温高压的气体媒体在冷凝器中将热能释放给给高温物体、同时自身变为高压液体媒体。④高压液体媒体在膨胀阀中减压，再变为过热液体媒体，进入蒸发器，循环最初的过程。热泵的性能一般用成绩系数(COP)来评价。成绩系数的定义为由低温物体传到高温牧体的热量与所需的动力之比。通常热泵的成绩系数为3-4左右，也就是说，热泵能够将自身所需能量的3到4倍的热能从低温物体传送到高温物体。现在欧美日都在竞相开发新型的热泵。据报导新型的热泵的成绩系数可6到8。如果这一数值能够得到普及的话，这意味着能源将得到更有效的利用。热泵的普及率也将得到惊人的提高。目前热泵的最高出力温度为110度左右。超过这个温度将有可能出现使媒体分解的危险。热泵制热水使用温度在50-60℃能效比最佳。四、热泵热水系统组成热泵热水系统包括热泵主机和换热储水箱两部分。热泵主机部分包括风冷式蒸发器、热泵及膨胀阀；换热储水箱为内置冷凝盘管的储热水箱。冷媒(工质)在蒸发管内吸收环境空气中的热量，通过热泵循环由冷凝盘管在水箱内释放热量，加热水箱中的水。要搞清楚热泵的工作原理，首先要懂得制冷系统的工作原理。制冷系统（压缩式制冷）一般由四部分组成：热泵、冷凝器、节流阀、蒸发器。其工作过程为：低温低压的液态制冷剂（例如氟利昂），首先在蒸发器里从低温热源（例如冷冻水）吸热并气化。然后热泵抽取蒸发器里气化后的制冷剂气体并压缩到冷凝器内，此时制冷剂气体变成高温高压气体。该高温高压气体在冷凝器内被高温热源（例如冷却水）冷却凝结成液体，变成高温高压液体制冷剂。再经节流阀截流成低温低压液态制冷剂。如此就完成一个制冷循环。对于一台分体式热泵冷暖空调来说，夏天制冷时就是把冷凝器放在室外，而把蒸发器放在室内。运行时就把室内的热量输送到了室外。而冬季则把蒸发器放在室外，把冷凝器放在热泵基础知识山东金山新能源室内，这样就把室外的热量输送到了室内。当然我们不会换季时去拆装设备了，而是通过体格转换阀使蒸发器和冷凝器换位的。热泵空调里面有一个四通换向阀。在制冷工况下，室内热交换器就是蒸发器，室外热交换器（夏天往外呼呼出热风的那个东西）就是冷凝器。冬季供热的时候，四通换向阀切换，改变冷媒的流向，此时，室内热交换器就是冷凝器，室外热交换器（冬天往外呼呼出冷风的那个东西）就是蒸发器热泵是以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统，它被形象的称为“热量倍增器”。目前公司将热泵制热应用在家用冷暖空调器上，已经被广泛地应用，其制热系数已高达3.0以上。那么，利用热泵的原理来制取热水，消耗一度电所获得的热水，比普通电热水器消耗三度电所获得的热水还要多，这是传统热水器所不能企及的。目前市场上热泵热水器种类很多，主要有地源、水源和空气能三种系列。水（地）源热泵是利用一定温度的水源(20℃以上)作为热源以制冷剂为媒介，将土壤中、水源中的热量吸收后经热泵压缩制热，通过热交换器与冷水交换热量以达到取暖和制取热水的目的,水源热泵必须有一定温度和流量的水源；空气能热泵以水源热泵类似方法从空气获得热量来加热水。三种热泵中，空气能热泵受到的条件限制最小，发展空间最大，因此本文着重对空气能热泵热水器进行分析讨论。五、热泵热水器的基本原理它主要是由热泵、热交换器、轴流风扇、保温水箱、水泵、储液罐、过滤器、电子膨胀阀和电子自动控制器等组成。接通电源后，轴流风扇开始运转，室外空气通过蒸发器进行热交换，温度降低后的空气被风扇排出系统，同时，蒸发器内部的工质吸热汽化被吸入热泵，热泵将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器，被水泵强制循环的水也通过冷凝器，被工质加热后送去供用户使用，而工质被冷却成液体，该液体经膨胀阀节流降温后再次流入蒸发器，如此反复循环工作，空气中的热能被不断“泵”送到水中，使保温水箱里的水温逐渐升高，最后达到55℃左右，正好适合人们洗浴，这就是空气能热泵热水器的基本工作原理。六、什么是逆卡诺原理？低温热源存在的条件下无法重新液化，因而不能完成循环。1820年法国工程师卡诺设计了一种工作于两个热源之间的理想热机卡诺热机，卡诺热机从理论上证明以理想气体为工质的卡诺循环，已导出其热效率。热泵用逆卡诺原理，以极下的电能，吸收空气中大量的低热泵基础知识山东金山新能源温热能，通过压缩变为高温热能，传输至水箱，加热热水，所以它能耗低、效率高、速度快、安全性好、环保性强，源源不断的供应热水。作为热水系统它具有无以比拟的优点七、什么是卡路理？卡路是（calorie）也就是俗称的大卡是热量计算单位，也可以说是能量单位，因为热量本身就是一种能量。国际标准的能量单位焦耳（joule）。1卡路里代表将1升水温度升高1℃所需的热能。八、制冷、供暖常用热量计算公式在空气能的选购过程中，常会听到您需要几匹的空气能，或是制冷量是多少大卡的空气能，选择风冷式空气能还是水冷式空气能。下面就以上情况，以个人从业经验简单的做一下介绍，不足之处还望指正：常见单位定义：①．制热量：指空气能组在运行的状况之下，单位时间内从制热对象中所转移出去的热量总和，常用单位有KW和Kcal/h两种，国外习惯用冷吨（单位为RT），国内台湾地区也常用冷吨，一般设计人员习惯用大卡（即Kcal/h）；②．制热功率：指空气能组在运行状态下，单位时间所消耗的电能，常用单位为KW。常见单位关系：①．常说的几匹空气能中间的匹，并非我们日常生活中所理解的动力（即马力）单位，此匹是根据马力所计算出来的，即指输入1匹的马力所产生的制冷量有多少，它是一个约等于的关系，比方说我们常用的家用空调，1匹的空调其制冷量在2200—2800w之间。1匹马力所产生的制冷功率在换算过程中就牵扯到一个系数的问题，国际上所常用的系数为3.4（也就是最小的能效比），匹做为动力单位时，1匹=735w，那么，我们就可以据此计算出制冷量了，1HP=735w*3.4=2499w。用匹的数值来表示制冷量并不确切，因为各个时期的产品性能和各个厂的生产工艺并不相同，制热系数也不尽相同，3.4只是一个最小系数罢了，制热系数的计算方式就是：制热系数=制热量/制热功率，这个数值越大，代表空气能组的性能越好，能效比也就越高，也就是说更小的能耗换取更大的制热量。②．外资企业中所常用的冷吨分三种：美国冷吨、英国冷吨和日本冷吨，冷吨代表冷冻机的制热能力，是指1吨0℃的冰在24小时内冷冻到0℃的饱和水所需要的制热量，也就是说将1吨0℃的冰变成0℃水的所需要的制热量。常用的是美国冷吨，用US.RT表示。③.以上两点都是功率单位，常用的单位还有度和千焦耳两个能量单位，其单位符号分别为KWH和kj，两者之间的换算关系为1kWh=3600kj，度的正确表示方法是k和h是小写，W为热泵基础知识山东金山新能源大写，我们日常生活中所说的这台设备是多少KW的，实质上是其单位为千瓦时，也就是说这台设备每小时耗费多少度电能，能量单位中还有一个是经常见到的，即卡或大卡（cal和Kcal），我们经常所说的消耗了多少卡路里就是指卡，它与焦耳的关系为1卡=4.186焦耳，工业生产中常采用4.2这个数值。3、常见制冷单位换算关系：①．1KW=860Kcal/h1Kcal/h=1.162w=0.00162KW②．1KJ(千焦耳）=0.239Kcal/h（大卡）1Kcal/h（大卡）=4.2（千焦耳）③．1USRT（美国冷吨）=3024Kcal/h=3.517KW④．1英国冷吨=3373Kca/h=3.92KW⑤．1日本冷吨=3320Kcal/h=3.86KW九、锅炉与空气能热量换算现今国家对环境改造日益重视，锅炉改造势在必行，在空气能销售过程中可能会遇到很多锅炉热量单位的换算方法、热负荷的计算公式，现将锅炉热负荷单位汇总如下：锅炉的热负荷单位有许多种，常用的有以下四种：大卡（Kcal）、吨蒸发量(t)、瓦(w)、千瓦(kw)。1、大卡(Kcal)：大卡也称为千卡，1千卡的热量等于将1公斤的水温度升高1℃所需要的热量。2、瓦(W)：瓦是瓦特的简称，是国际单位制的功率单位。瓦特的定义是1焦耳/秒（1J/s），即每秒钟转换，使用或耗散的（以焦耳为量度的）能量的速率。通常我们用千瓦来作单位。1瓦=1焦耳（1W=1J/S）3、吨：在锅炉热负荷中称的吨，是工程上所用的吨，又指1吨的蒸发量。工程上是指在1小时内产生1吨蒸汽所需要的热量，有的直接称蒸吨。1万大卡/小时≈11.63千瓦1千瓦=0.086万大卡/小时1吨蒸发量≈60万大卡/小时1万大卡/小时≈0.0166吨蒸发量1吨蒸发量≈700千瓦1千瓦≈0.0014吨蒸发量1吨蒸发量≈0.7MW1MW=1000千瓦热泵基础知识山东金山新能源第二章热泵热水器销售员必备的热泵知识十、热泵机组与其它供热方式相比有什么优势？热泵机组供热主要体现在：环保高效节能、环保安全，空气能热泵热水工程热水系统无可燃、可爆气体，无电器推动元件，绝对安全；无任何废气、废水、废渣排放，绝对环保，热泵机组全年平均运行成本只需电直接加热的1/4，燃油、燃气加热的1/3~1/2，常规太阳能的1/1.5。十一、首期投资和回收周期如何？热泵机组的首期投资会比燃油