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热泵是如何工作的

马丁纽克

现代热泵本质上是一种高效的加热设备,用于加热水、空气或两者。基本上,热泵把热能或热量从一种介质转移到另一种介质,就像冰箱把热量从冰箱中转移出来冷却一样。热的流动方向与它的自发流动方向相反,即从冷到热,而不是从热到冷。

当然,在介质之间移动热能需要一些电力,但热泵比传统的热水系统更有效,后者直接从电或气加热水-这将在下面的性能部分详细解释。

分循环或反向循环空调系统的工作原理完全相同,但可以反向运行,用空气代替水。

热泵是如何工作的

热泵的工作原理是采用蒸发压缩循环制冷循环.工作流体(制冷剂)通过闭合回路泵入。泵移动并压缩制冷剂,从而提高待加热一侧的温度。然后流体通过一个膨胀阀,膨胀阀会降低流体的压力,将其冷却到较低的温度,低于它吸收热量的环境(然后重复这个循环)。

热泵是如何工作的

热泵是如何工作的-形象信用Cromagen

驱动压缩机(泵)的动力来自电力。温差越大,所需的压差就越大,从而增加了驱动压缩机(泵)所需的能量。因此,性能系数(效率测量)随着冷暖地区温差的增大而减小。

性能

热泵在供暖系统中特别有效,因为它们使用的电力比释放的热量少。例如,一个简单的电(加热元件)加热器会将一个单位的电转化为一个单位的热。然而,大多数热泵会将一个单位的电转化为大约4单位的热量,并将其转化为所需的介质,无论是水还是空气。分循环或反循环空调系统的工作原理完全相同,只是用热空气代替水。衡量热泵工作好坏的指标称为其性能系数(COP)。

类型的制冷剂

制冷剂是热交换器中使用的工作流体,它吸收、携带并将热能释放到需要的地方。它在不同的温度下经历相变(在液体和气体状态之间的变化),这是用于热泵的主要特性。

热泵中使用的传统制冷剂对臭氧层造成了破坏,也排放了大量的温室气体。现在使用的制冷剂对温室气体的影响较小。事实上,二氧化碳现在被广泛用于热泵,它是一种比其他制冷剂更弱的温室气体,同时仍然保持较高的COP。

一些知名和最流行的热泵热水系统-点击放大

热源

建筑物周围的环境作为热能的来源,可以来自空气或地面。在地表以下6至9米的地方,温度几乎不随季节变化,因此地源热泵通常是最有效的。然而,由于需要安装地下管网或钻孔,它们的资金成本要高得多。一些系统可能是混合的,在空气和地面源之间切换,以降低可见的温差和最大限度地提高效率。



来源:卢克·博伊登,2014年



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