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太阳能空气能双热源式热泵系统分析

文章出处:东莞热水工程网 人气:发表时间:2018-03-19 01:14

  在热水器中,空气能热泵热水器作为一种新型节能热水器,其节能效果是电热水设备的4倍,是燃气热水设备的3倍,是太阳能热水设备的约2倍,由此可见,空气能热泵热水器的发展前景是及其可观的。

  因空气源热水泵系统取用环境空气作为低位热能,经过热泵做功,输出高位热能,不受水源和地理位置的限制,且安装应用灵活方便,故空气源热泵是当前世界发展情况最好的热水泵。 空气源热泵工作原理:空气源热泵热水器实质上是一种热量提升装置,空气源热泵热水器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。

  一台压缩式空气源热泵热水器装置,主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大件组成,通过让工质不断完成蒸发(吸取环境中的热量) →压缩→冷凝(放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程,从而将环境里的热量转移到水中。

太阳能空气能双热源式热泵热水系统

  太阳能空气能双热源式热泵热水系统

  由于太阳能受季节和天气影响较大、热流密度低,导致各种形式的太阳能直接热利用系统在应用上都受到一定的限制。随着生活水平的提高,热用户对于供热的要求也越来越高,太阳能利用的一些局限性日益显现出来。为了克服太阳能利用中的问题,人们提出了采用太阳能加热系统作为蒸汽压缩式热泵系统的热源。蒸汽压缩式热泵在实际应用中最大的问题是当冬天的大气温度很低时,热泵系统的效率比较低。而太阳能热利用系统中的集热器在低温时集热效率较高,而热泵系统在其蒸发温度较高时系统效率较高,那么可以考虑采用太阳能加热系统来作为热泵系统的热源。这样既克服了太阳能加热系统的问题又解决了热泵系统冬季效率低的问题。

  太阳能热泵系统的型式——太阳能热利用技术与热泵技术的结合非常灵活,系统形式也多种多样,一般可分为太阳能驱动热泵和太阳能辅助热泵两大类。太阳能驱动热泵主要是指太阳能光电或热电驱动的压缩式热泵以及以太阳能辐射热直接驱动的吸收式、吸附式、喷射式和化学热泵等。这类热泵大多以实现太阳能制冷空调为主要目的,一般对太阳能集热温度要求较高,而且普遍存在体积大、成本高、效率低等问题,较难实现小型化和商业化发展。太阳能辅助热泵通常是指作为太阳能热利用系统辅助装置的热泵系统,包括独立辅助热泵和以太阳辐射热能作为蒸发器热源的热泵。这类热泵多数以供热为主,涉及建筑采暖、生活热水供应以及工业用热等应用领域,对太阳能集热温度要求不高,而且具有灵活多样的系统形式、合理的经济技术性能和良好的商业实用化前景。

  空气能热泵热水系统工质的替代

  空气能热泵热水循环系统的替代,是基于提高性能转换到提高环保上来,由基于无臭氧破坏到同时满足臭氧保护和阻止全球变暖的双重需要上来。Liebenberg用非共沸物质NARM(R22)进行了高温热泵热水系统的性能研究,R22是目前发展中国家制冷空调热泵装置广泛使用的工质,其对臭氧层有破坏作用和温室效应。故而提出了一种新的混合工质R417A作为热泵系统R22的替代制冷剂。

  R417A是一种三元非共沸混合物,它是由R125、R134a、R600按照4%:50%:3%的比例混合而成的。它的ODP(ODP为消耗臭氧潜能值 ,表示大气中氯氟碳化物质对臭氧破坏的相对能力,以R11为1.0。。ODP值越小,制冷剂的环境特性越好。根据目前的水平,认为ODP值小于或等于0.05的制冷剂是可以接受的)值为0,GWP(基于充分混合的温室气体辐射特性的一个指数,用于衡量相对于二氧化碳的,在所选定时间内进行积分的,当前大气中某个给定的充分混合的温室气体单位质量的辐射强迫)值较低。

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