熱泵的特點有哪些? - 社會議題

By Skylar Davis
at 2009-09-16T00:00

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我想問熱泵熱水器的原理是什麼?
熱泵技術跟其他熱水的技術有何差別?
熱泵能跟太陽能熱水器節能省電又減碳嗎?
還有熱泵的特點有哪些?

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By Edwina
at 2009-09-17T09:48

熱泵技術是一種新型的節能製冷供熱技術，長期以來主要應用於建築物的採暖空調領域。因熱泵制熱在節能降耗及環保方面的良好表現，衛生熱水供應系統也越來越多的採用熱泵設備作為熱源。
其中以室外空氣為熱源的空氣源熱泵，結構簡單，不需要專用機房，安裝使用方便，在衛生熱水供應方面具有不可替代的優勢，除了比較大型的空氣源熱泵熱水系統外，現在已有多個品牌的小型的家用空氣源熱泵熱水器也投放市場。但空氣源熱泵的一個主要缺點是供熱能力和供熱性能係數隨著室外氣溫的降低而降低，所以它的使用受到環境溫度的限制，一般適用於最低溫度-10℃以上的地區。
將熱泵技術與太陽能結合供應生活熱水，國內外進行了許多這方面的研究，主要有兩種方式，一種是直接以空氣源熱泵作為太陽能系統的輔助加熱設備，另一種是利用太陽能熱水為低溫熱源或將太陽能集熱器作為熱泵的蒸發器的太陽能熱泵系統。前者以太陽能直接加熱為主以空氣源熱泵為輔，解決太陽能供熱的連續性問題，但仍舊無法擺脫環境溫度對熱泵制熱性能的影響；後者完全以太陽能作為熱泵熱源，大大提高了太陽能的利用效率，但太陽能資源不足時仍需要增加其他輔助熱源，並且熱泵供熱能力受太陽能集熱量的限制，規模一般比較小。
在大型的太陽能中央熱水系統中，空氣源熱泵無疑是一種比較理想的輔助加熱設備，為了改善空氣源熱泵在低溫環境下制熱運行的性能，擴大它的使用區域，結合國內外太陽能熱泵研究中的先進經驗，研製了一種適合於低溫環境中工作的太陽能—熱泵中央熱水系統。該系統採用一種新型的採用低溫太陽能輔助的空氣源熱泵機組和太陽能集熱系統結合，太陽能和熱泵互為輔助熱源，最大限度的利用太陽能，解決陰雨天氣及冬季環境溫度較低太陽能資源不足時熱水供應保證率，做到全年、全天候供應熱水。
太陽能—熱泵中央熱水系統組成
太陽能—熱泵中央熱水系統基本組成
太陽能—熱泵中央熱水系統的主要組成部分為太陽能集熱器和太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組，其他輔助設備與常規的中央熱水系統相同，包括太陽能迴圈泵、熱水加熱環泵、換熱器、熱水箱及控制器等。如圖1所示。

太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組
太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組工作原理
為使空氣源熱泵在低溫環境中高效、穩定、可靠的運行，國內外眾多科研單位和生產企業進行了研發和改進，歸納起來主要有三種方式。一是依靠外界輔助熱源來提高熱泵低溫制熱性能，比如通過電加熱提高熱泵制熱出水溫度、採用燃燒器輔助加熱室外換熱器、在壓縮機周圍敷設相變蓄熱材料以增加低溫條件下制熱運行出力等等；二是通過改善製冷劑循環系統來提高熱泵的低溫制熱性能，比如採用雙級壓縮的空氣源熱泵，設中間補氣回路的空氣源熱泵等；三是採用變頻系統，低溫工況下讓壓縮機高速工作增加工質迴圈量，同時向壓縮機工作腔噴液以防止其過熱，從而使熱泵機組能夠正常運行。
太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組是基於上述第一種方式而產生的，如圖所示。在機組的蒸發器上增加了一輔助換熱器。熱泵在低溫環境下制熱運行時，高於環境溫度的太陽能熱水流經該輔助換熱器，與將進入蒸發器的室外空氣進行熱量交換提高其溫度，從而使製冷劑在相對較高的環境裏蒸發吸熱，提高了蒸發溫度，改善了壓縮機的工作狀況。
比急劇升高，壓縮機的排氣溫度常常會超過壓縮機允許的工作範圍，從而導致壓縮機頻繁的啟停，無法正常工作，長此以往，將會損傷壓縮機的整體性能，減少空調設備的使用壽命。通過太陽能作為輔助熱源提高系統蒸發溫度，間接的改善了壓縮機的工作環境，不但解決了壓縮機在外界低溫環境下不能正常工作的問題，並且可以使整個熱泵機組的使用壽命有效延長。
2009-09-16 16:49:07 補充：
太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組性能特點
與普通的空氣源熱泵相比較，太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組在低溫工況下運行具有如下幾個明顯的特點：
（1）COP顯著提高
在同樣的環境溫度下，太陽能輔助加熱使製冷劑系統的蒸發溫度得以提高，機組的制熱性能係數較普通空氣源熱泵機組有了明顯的提高，熱泵制熱性能係數隨蒸發溫度變化情況如圖2所示。
2009-09-16 16:49:13 補充：
（2）防止蒸發器結霜，減少除霜時間
由於輔助熱源的加熱作用，提高了進入蒸發器的空氣溫度，使其結霜的可能性降低，這樣就可以防止蒸發器表面結霜，使其保持較高的換熱效率，同時，機組的化霜次數和時間也大大減少，可以節省大量的電能，並保證熱泵機組連續不間斷的運行。
2009-09-16 16:49:20 補充：
（3）改善空調壓縮機工作環境，延長機組使用壽命
在環境溫度較低時，空調壓縮機的壓縮比急劇升高，壓縮機的排氣溫度常常會超過壓縮機允許的工作範圍，從而導致壓縮機頻繁的啟停，無法正常工作，長此以往，將會損傷壓縮機的整體性能，減少空調設備的使用壽命。通過太陽能作為輔助熱源提高系統蒸發溫度，間接的改善了壓縮機的工作環境，不但解決了壓縮機在外界低溫環境下不能正常工作的問題，並且可以使整個熱泵機組的使用壽命有效延長。
2009-09-16 16:49:28 補充：
太陽能—熱泵中央熱水系統的工作原理
太陽能與太陽能輔助加熱空氣源熱泵結合作為中央熱水系統的熱源，其目的在於取長補短，使二者互為補充，互為備用，在日照充足時優先使用太陽能加熱熱水，利用太陽能集熱器產生的低溫熱水作為太陽能輔助加熱空氣源熱泵的輔助熱源，從而改善熱泵的運行工況，提高其制熱性能。這種組合形式，使二者均在相對比較穩定高效的條件下工作，保證系統全年全天候的衛生熱水供應。空氣源熱泵制熱過程本質上是對空氣中蘊藏的太陽熱能的提升利用，根據熱泵的工作特性，在整個熱水系統的運行過程中，熱泵機組作為輔助熱源運行所供應的熱量中，只有一小部分來自電能，所以太陽能—熱泵中央熱水系統大大提高了太陽能利用
2009-09-16 16:49:35 補充：
率，減少了對一次能源的消耗。
太陽能—熱泵中央熱水系統的運行主要有以下四種工況：
（1）太陽能加熱生活熱水
在大部分日照良好的晴天，系統按此工況工作，此時太陽能迴圈泵的工作由系統控制器根據太陽能集熱器和熱水箱的溫度進行控制，源源不斷的利用集熱器採集的熱量通過中間換熱器輸送到熱水箱。
2009-09-16 16:49:47 補充：
（2）太陽能輔助熱泵機組加熱生活熱水
當陰天或多雲天氣，當太陽能集熱溫度低於熱水箱水溫不足以直接加熱生活熱水時，熱泵機組啟動，利用空氣作為熱源加熱熱水箱內生活熱水。在秋冬季節，當環境溫度低於熱泵的經濟運行溫度時，熱泵機組的制熱效率下降並且蒸發器表面結霜，此時，熱泵輔助加熱迴圈啟動，高於環境溫度的低溫太陽能熱水進入熱泵機組輔助換熱器內，預熱通過的空氣，使熱泵效率提高，並切具有防止蒸發器結霜的作用，可以節約熱泵機組的耗電量。
2009-09-16 16:49:53 補充：
（3）太陽能和熱泵機組同時加熱生活熱水
在晴天日照良好時，如果熱水系統的耗熱量大於太陽能集熱系統的有效供熱量或太陽能集熱器的數量較少，不能滿足熱水系統的用熱需求，則太陽能和熱泵機組同時工作向熱水系統供熱。
（4）熱泵機組直接加熱生活熱水
在連續的雨雪天氣，熱水系統所需熱量完全由空氣源熱泵機組提供。此時，太陽能系統處於待機狀態，熱泵機組單獨工作對熱水箱加熱。

By Edwina
at 2009-09-19T17:14

你好
＊熱泵實質上是一種熱量提升裝置，熱泵能從周圍環境中吸取熱量並把它傳遞給被加熱的對象(水或其它物質) 。
太陽照射地球所產生的熱能，以逆卡諾原理，利用壓縮機形成內部循環，將大氣中的熱能收集起來再與水做熱交換，並將冷水逐漸加溫成為熱水。
特點：安全：無燃燒／節能：耗電量小／環保／多重功能／操作方便／先進能源科技
＊太陽能熱水器則是吸收太陽照射的光能藉由集熱板轉換成熱能製造出熱水。
兩者安裝的方式依住家為透天或大廈來選擇；兩者都會達到省電減碳的效用喔！

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