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空气能基础知识

2020-04-12 15:06:21

目前应用最普遍的蒸气压缩式热泵,压缩机、蒸发器、冷凝器、节流阀为主要四大部件,其他辅助部件包括风机、四通阀、储液罐、气液分离器、铜管以及为保证机器正常运行用的保护器及电控部分等等。直热式机型还包括一个水流量调节阀。


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商用型空气源热泵系统结构示意图


与空调器比较,在环境温度从-10℃到45℃的变化区间内,空调器是以制热、制冷两种运行模式来完成实时功能的需要,而空气源热泵热水器是以制热一种运行模式适应环境温度变化的需要,因此热泵热水器所要适应的环境更恶劣。 


在GB 21362-2008《商业或工业用及类似用途的热泵热水机》中,热泵被分为普通型及低温型。普通型工作环境温度为0℃以上。而低温型工作环境温度为-10℃以上。


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空气源产品结构


压缩机:压缩机是热泵机组的重要部件之一,它的质量直接关系到整机的热效率,压缩机在热泵系统中的作用是把冷媒工质蒸汽从低压提升为高压,这样不仅使工质在(进气口)低压状态下不断蒸发吸收空气中的热量,在高压端通过热交换源源不断给水加热,所以压缩机是系统的动力中心。


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常用压缩机分活塞式、转子式、涡旋式、螺杆式等。行业内1-2匹家用机普遍采用了转子式,而3-20匹商用机则采用涡旋式。螺杆式主要用于更大型的制冷制热机组。


冷凝器:冷凝器是热泵热水器中的主要热交换设备之一。在系统正常运行过程中,高温高压的制冷剂液体在冷凝器中放出热量被水吸收,实现制冷剂和水的热交换,水吸收热量而温度上升,制冷剂在冷凝器中从高温高压的液体变为低温高压的液态,这也是热泵能产热水的原因。


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蒸发器:蒸发器和冷凝器的功能刚好相反,从能量转换的角度分析:冷凝器加热水所用的热量是蒸发器从空气中吸收来的热量以及驱动压缩机、风扇电机等运行所需的少量电能。热水的热量主要来自空气中,所以热泵产热水比其它热源设备更加节能。


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蒸发器与冷凝器都是相对而言的。简单来说,不管形式结构如何,我们习惯把常态工作过程中放热的称为冷凝器,而吸热的则成为蒸发器。空气源热泵在化霜状态工作时,蒸发器与冷凝器的作用是反过来的。


节流装置:节流装置主要是降温、降压作用,对冷媒流量进行调节使液体流量在较低的压力下更易蒸发,蒸发效果的好坏直接影响蒸发器吸收空气热量的效率 。


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目前在空气源热泵热水器中,使用的节流装置主要有毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀。商用热泵热水机组中主要是使用热力膨胀阀和电子膨胀阀


电子膨胀阀也是目前较普遍使用的一种节流装置。它的优点有:


1、流量调节不受冷凝压力变化的影响;


2、对膨胀阀前制冷剂液体过冷度的变化具有补偿作用;


3、执行动作快、准;


4、有效地控制过热度,最大限度地发挥蒸发器的能力;


四通阀:四通阀的作用主要是在主机需要除霜时变换系统内工质流向,从而使制热时的冷凝器成为蒸发器,从热水中吸收热量;而制热时的蒸发器则成为冷凝器,放热融霜。因此热泵在除霜时不但不能加热,而且还使水箱内的热水温度降低,双倍损失热量。一般因主机除霜而浪费的热量占到总制热量的20%左右。这也是冬季空气源热泵能效比低下的重要原因之一。


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四通阀并非热泵热水器产品的必需部件,如采用其他除霜方式则可取消四通阀。


风机及电控系统


风机:用来加大空气中热量与蒸发器之间的换热效果,同时保证蒸发器不易结霜。


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电控:用于控制整台机器的正常运行。



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压力开关及压力表


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