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空调热泵机组

2014-12-19 11:05:25 admin 1030

空调热泵机组

热泵系统冬夏工况

由于热泵装置的工作原理与压缩式制冷是一致的;所以在小型空调器中,为了充分发挥它的效能,在夏季空调降温或在冬季取暖,都是使用同一套设备来完成的。在冬季取暖时,将空调器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来调换工作。

 

在夏季空调降温时,按制冷工况运行,由压缩机排出的高压蒸汽,经换向阀(又称四通阀)进入冷凝器,制冷剂蒸汽被冷凝成液体,经节流装置进入蒸发器,并在蒸发器中吸热,将室内空气冷却,蒸发后的制冷剂蒸汽,经换向阀后被压缩机吸入,这样周而复始,实现制冷循环。

 

在冬季取暖时,先将换向阀转向热泵工作位置,于是由压缩机排出的高压制冷剂蒸汽,经换向阀后流入室内蒸发器(作冷凝器用),制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热,将室内空气加热,达到室内取暖目的,冷凝后的液态制冷剂,从反向流过节流装置进入冷凝器(作蒸发器用),吸收外界热量而蒸发,蒸发后的蒸汽经过换向阀后被压缩机吸入,完成制热循环。这样,将外界空气(或循环水)中的热量“泵”入温度较高的室内,故称为“热泵”。

 

对于一台分体式热泵空调来说,夏天制冷时就是以室外机为冷凝器、室内机为蒸发器,运行时就把室内的热量输送到了室外。而冬季则以室内机为冷凝器、室外机为蒸发器,这样就把室外的热量输送到了室内,通常这些是通过四通换向阀来实现的。

 

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。

 

由于冬季往外出冷风,换热器要结霜,所以等结霜到一定程度时,四通换向阀再切换,空调变成夏季制冷工况,室外热交换器得到热量,化霜,化霜完毕后,四通阀再切换到制热状态。除霜时,为了防止向室内吹冷风,故室内机的风机停止运转。(当然这种逆向除霜对舒适性有一定影响,所以又有了热气旁通除霜、蓄热除霜等不需要切换工况的方式)

 

能量分析

在上图的热泵循环中,从低温热源(室外空气或循环水,其温度均高于蒸发温度t0)中取得Q0 kcal/h的热量,消耗了机械功ALkcal/h,而向高温热源(室内取暖系统)供应了Q1 kcal/h的热量,这些热量之间的关系是符合热力学第一定律的,即Q1=Q0+AL kcal/h

如果不用热泵装置,而用机械功所转变成的热量(或用电能直接加热高温热源,则所得的热量为ALkcal/h,而用热泵装置后,高温热源(取暖系统)多获得了热量:Q1-AL=Q0 kcal/h。这一热量是从低温热源取得的,如果不用热泵装置,就无法取得这一热量。故用热泵装置既可节省燃料,又可利用余热。

 

热泵的工作循环与热机的工作循环正好相反,热机是利用高温热源的能量来产生机械功的,而热泵是靠消耗机械功将低温热源的热量转移到高温物体中去。

 

热泵具有两个相同的热源温度,则它们之间的关系为:φ=Q1AL=Q0+AL)╱AL=ε+1,ε 是制冷机的制冷系数。由此可看出,热量转换系数的最小值是φ=1,在此极限情况下ε=0Q0=0,即没有从低温热源吸取热量。