阳能热水器

   空气源热泵热水机组工作原理及结构


一、空气源热泵热水机组工作原理

     空气源热泵热水机组主要有五大部件组成：A压缩机、B工质（本文称冷媒）、C蒸发器、D冷热交换器、E节流装置（膨胀阀）五大部分组成。
    低温低压的液态冷媒经过蒸发器（空气侧热交换器）吸收空气中的热量蒸发，由液态变为气态——将冷媒从空气中吸收的热量设为Q1。
    吸收了热量的冷媒变为低温低压气体，再通过少量的电能输入，由压缩机进行压缩，使低温低压气态的冷媒变成高温高压状态——将压缩机的压缩功转化的热量设为Q2。
    高温高压的气态冷媒在冷热交换器内与冷水进行热交换，冷媒在常温下被冷却，冷凝为液态。此过程中，冷媒放出的热量使冷水得到加热——将冷水吸收的热量设为Q3。
    换热后的高压液态冷媒通过节流机构（膨胀阀）减压，由于压力下降，冷媒回到了比外界环境温度低的低温低压的液态，又具有了再次吸收蒸发的能力。
    如此将冷水加热，直到获得所需温度的热水，储存在保温热水箱中。
    根据能量守恒定律得：Q3=Q1+Q2。热泵热水机组的制热量Q3＞Q2。也就是说最终用来加热冷水的热量要大于压缩机工作消耗的电能，其间的差值就是从周围环境中吸收来的热量。热泵在制备热水的过程中每输入一份电能，就从环境中吸收2～3份的低品位热能，故所用的电能仅为电锅炉的1/4左右，大大降低了电能的消耗。这就是热泵热水机组要比电加热器省电的原因。利用热泵技术并使用环境中的低品位热能制备热水，完全符合我国的能源战略。

    二、热泵搬移空气中的热量

    在空气源热泵热水机组运行过程中，输入的电能转变为机械能，驱动压缩机做功，使安装在蒸发器侧的轴流风机飞速旋转，使冷媒与空气进行换热。节流后的低温低压液态冷媒，流入蒸发器中的盘管内，迅速汽化吸收空气中的热量，当冷媒转变为液态时，又放出在蒸发器里吸收的空气中的热量，液态冷媒经节流后又进入蒸发器汽化，吸收流过蒸发器翅片空气中的热量，蒸发器吸收空气的热量多少与热媒本身性质有关，与空气流动的速度，室外环境温湿度有关，还与蒸发器的结构尺寸有关、为强化传热热效果，在蒸发器盘管外套有翅片，据现场实测，当安徽长江北部地区室外温度为38℃时，流进流出蒸发器空气的温差达到6℃以上。一般蒸发器吸收热量的多少随四季气温变化有差异，约为2～4倍左右。这倍数的内涵为：空气源热泵热水机组每消耗1份电能的同时能提供相当于电能的2～4倍的热量转移给冷热交换器中的水，使水温上升。
    经上述分析说明：空气源热泵热水机组是搬移热量的设备，热量来源于空气，空气中的热量经热泵转移给被加热的水，并不是用电阻丝发热来烧水。

    三、空气中的热能为可再生能源

    空气中的热能源自于太阳辐射能，气温每升高1℃或降低1℃都要吸收或释放出约0.3kcal热量。即使气温0℃以下空气温度上升1℃与0℃以上空气温度上升1℃所吸收的热量也大致相同。是地球“与生俱来”的丰富资源，在自然界中可以不断再生，永续利用，是取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用，只要大气层覆盖地球、有太阳辐射，空气就可以吸收太阳热能储存起来，空气源同样也是太阳能利用的延伸，是自然界给予全人类共有的再生能源。