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空气源热泵
空气源热泵原理及应用
一、空气源热泵的原理介绍及能量转换分析
所谓空气源热泵,就是一种利用人工技术将低温热能转换为高温热能而达到供热效果的机械装置。空气源热泵由低温热源(如周围环境的自然空气、地下水、河水、海水、污水等)吸热能,然后转换为较高温热源释放至所需的空间(或其它区域)内。这种装置即可用作供热采暖设备,又可用作制冷降温设备,从而达到一机两用的目的。
空气源热泵机组的能量转换,是利用其压缩机的作用,通过消耗一定的辅助能量(如电能),在压缩机和换热系统内循环的制冷剂的共同作用下,由环境热源(如水、空气)中吸取较低温热能,然后转换为较高温热能释放至循环介质(如水、空气)中成为高温热源输出。在此因压缩机的运转做工而消耗了电能,压缩机的运转使不断循环的制冷剂在不同的系统中产生的不同的变化状态和不同的效果(即蒸发吸热和冷凝放热)从而达到了回收低温热源制取高温热源的作用和目的。
欧洲第一台热泵机组是在1938年间制造的。它以河水低温热源,向市政厅供热,输出的热水温度可达60oC。在冬季采用热泵作为采暖需要,在夏季也能用来制冷。1973年能源危机的推动,使热泵的发展形成了一个高潮。目前,欧洲的热泵理论与技术均已高度发达,这种“一举两得”并且环保的设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。
80年代来,我国热泵在各种场合的应用研究有了许多发展。针对我国地热资源较丰富的情况,若把一次直接利用后或经过降温的地下热水作为热泵的低位热源使用,就可增大使用地下水的温度差,并提高地热的利用率,这在京津地区早已有过应用实践。而这种设备同时对于我国能源使用效率不高、分配不均匀的现状也提出了一个有效的解决方法。
四、空气源热泵供热的经济性分析
1.运行附加费较小,这是因为:
(1)热泵装置不需要燃料输送费用和保管费、排渣运输费等;
(3)管理人员与劳动强度均可减少,节省工资开支。
2.运行直接费用(电费)一般比燃煤锅炉大,这是热泵的主要开支。
空气源热泵的能量利用分析:
五、空气源热泵与能源价格的关系
1.用空气源热泵机组:设热泵的COP(指其制热量与所消耗的电能的比值,即机组的性能系数)值为4,则耗电量为2.91kW,若电费平均价格为0.5元/kWh(北京地区),则电费为:2.91x0.5元=1.75元
2.用煤:煤大约能够产生70%的热量,则所需的燃料为2.13kg。若煤价为0.35元/kg,则费用为:2.13x0.35元=0.75元
3.用燃气:燃气大约能够产生75%的热量,则所需的的燃气量为3.81m3。若燃气价格为0.8元/m3,则费用为:3.81x0.8元=3.05元
4.用燃油:燃油大约能够产生80%的热量,所需的油量为1.16kg。若油价为2.4元/kg,则费用为:1.16x2.4元=2.78元 由此可见,用煤取暖是最便宜的,而用燃气最贵。利用空气源热泵的动力费用与电价由直接的关系,与其他加热方式相比还要视其他燃料的价格而定。
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