201301081103熱泵,太陽能熱水器系統差異性,來自吸取能量的方式有所不同,熱泵熱水器系統工作原理

熱泵,太陽能熱水器系統差異性,來自吸取能量的方式有所不同,熱泵熱水器系統工作原理.........

熱泵(Heat Pump),又稱冷機(Refrigerator),將能量由低處(低溫熱庫)傳送到高溫處(高溫熱庫)的裝置。且它提供給溫度高的地方的能量和要大於它運行所需要的能量。

利用低沸點液體經過節流閥減壓後蒸發時,從低溫物體吸收熱量,然後將蒸汽壓縮,使溫度升高,經過冷凝器時放出吸收的熱量而液化,如此循環工作能不斷把熱量從溫度較低的物體轉移給溫度較高的物體,可將此熱量用於加熱、乾燥等設備中。

效能

在比較熱泵的工作效能時,一般不使用效率這個詞。效率在熱力學上是有特別的定義的。能效COP)這個詞描述了有效熱量移動與工作需要的能量的比率。大多數壓縮機熱泵使用電動機帶動,而一些車載裝置則採用傳動軸引擎馬達相連驅動。

在溫和的天氣給建築物取暖,空氣源熱泵可能提供COP3-4的能效,而一個電加熱器則只能提供COP1的能效。也就是說電阻發熱的取暖器用1焦耳的能量只能提供1焦耳熱量,而熱泵則可以用1焦耳的能量從更熱或更冷地方移動大於1焦耳的能量。不過需要注意到環境溫度差別很大,譬如在非常寒冷的冬天要給屋子取暖,熱泵為了取得更多的熱量而需要花費更多的能量。因為卡農效率Carnot Efficiency)的限制,隨著室內與室外的溫差的增加,熱泵的效能最終有可能會接近COP=1。對於空氣源熱泵,這種情況會發生在室外環境溫度靠近− 18 ( 0 )左右。


同時,當熱泵從室外低溫的空氣中獲取熱量時,空氣中的水分會凝結並凍結在室外交換器上。系統就必須階段性地除去這些冰霜。換言之,當外面空氣極端寒冷時,空氣源熱泵取暖有可能不如更直接用電阻加熱的取暖器。

地源熱泵利用地底特定深度永遠保持舒適溫度的特性,相比之下也許更加全年均衡,地源熱泵的COP可以常年保持在3.5-4之間。

對於製冷模式,熱泵的效能要用能效比EER)或季節能效比(EESR)表示,兩者都是用BTU/(h·W) (1 BTU/(h·W) = 0.293 W/W)為單位。大的能效比值表示更好的性能。製造商的型錄應該分別用COP表示制熱模式的性能,用EER表示製冷模式的性能。然而實際性能還取決於更多不同的因素譬如安裝、溫差、海拔和維護。 對於相同溫差的條件,熱泵工作於制熱模式比製冷模式效率要高。這是因為制熱模式下輸入壓縮機的工作能量也大量被轉化為熱量,並通過冷凝器直接增加到有效熱量中。而對於製冷模式,冷凝器通常處於室外,壓縮機耗能發出的熱量與工作目的正好相反。


法國工程師1824年提出的Carnot efficiency可以運用在熱泵上。 利用能量守恆定律,我們知道流入熱泵的能量(Qcold+W)等於流出熱泵的能量(Qhot)  

熱泵的效率(抽取的熱/輸入的功)效能係數(coefficient of performance),縮寫為C.O.P.

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