常见的热泵有四种,空气源(空气能)热泵、水源热泵、土壤源热泵、双源热泵。
1.空气源热泵(即空气能热泵)
空气是自然界取之不尽、用之不竭的热源。但环境空气温度在不同季节、不同地域是不同的,因此空气源热泵在不同工况下的制热系数和制冷系数是变化的,如在冬季用热泵来制冷时向空气排放热量,制冷系数高、效率也高;相反用热泵制热时从空气中吸收热量,而外界空气温度低(时低于0℃),制热系数就低,有时会结霜需化霜。在夏季则相反,制冷系数低而制热系数高。
例如空气源热泵热水器,吸收环境空气中的热量来加热热水,它的制热系数取决于环境温度T1,如要供应50℃(T2)的生活用水,在严冬环境温度为-10℃以下时(T2-T1=60℃),制热系数只有2左右;在春、夏、秋季环境温度高于20℃以上时(T2-T1=30℃),其制热系数可高达7以上,全年平均可达5左右。
因空气无处不在,且一年四季的温度大部分时间高于0℃,因此风源热泵热水器是目前重点开发的热水器,但它在冬季制热系数小,要满足冬天用水要求就需要按冬天用水的要求设计,需加大机组功率或加装其他能源的辅助加热器。
2.水源热泵
水源热泵是以水为热源进行制冷和制热循环的一种热泵,在制热时以水为热源,而在制冷时以水为排热源。以水作为热源的优点是水的质量热容大、传热性能好,所以在易于获得温度较为稳定的大量水的地方,是确保热泵稳工作定最理想的热源。
水源热泵分为地下水源热泵和地表水源热泵
(1)地下水源热泵 地壳20米以下的水温常年在14℃左右,利用地下水作交换热源的热泵工作较为稳定,制冷制热的系数都较高,冬季制热夏季制冷都比空气源热泵好,但用地下水源热泵要考虑到水量是否充足、水质是否腐蚀金属、回灌是否污染环境,且要做到全回灌很难。出水、回水率比一般高于1∶3。
(2)地表水源热泵 地表水热泵种类较多,江、河、湖、海水,污水、工业循环冷却水或废水,只要水量充足,温度适宜,无腐蚀性均可利用,如海水。
3.土壤源热泵
土壤源热泵是一种充分利用地下浅层地热资源,既可供热又可制冷的高效节能环保热泵系统,地下温度变化关系如图示:
可见地下温度较为稳定,在地壳内深埋封闭易导热的管道作为热交换器,与地壳土壤进行吸放热交换,土壤热泵的工作稳定,且对地下水无污染。
4. 双源热泵
(1)地下水源及风源综合利用热泵
当环境温度高于10℃时,用风源热泵;当环境温度低于10℃时,用地下水源热泵。因地下水源水井的出水温度常年稳定在14℃以上,热泵吸收地下水中的热量来加热热水,制热系数可达4以上;如有条件在冬季使用井水源热泵,当环境温度高于10℃时,使用风源热泵加热热水,克服了只用风源热泵冬季产热不足的现象,这样综合利用热泵的制热系数可高达6左右。
(2)风源及污水源综合利用热泵
这种热泵常用于宾馆及洗浴中心,同上当环境温度高于10℃以上时用风源热泵,当低于10℃时用污水源中的热量。宾馆的污水温度通常在17℃以上,特别是洗浴中心的污水温度在30℃以上,用热泵吸收洗浴后污水中的热量来加热热水,此种风源及污水源综合利用热泵年平均制热系数可达5以上。
(3)双源双效多功能热泵
所谓双源,即空气源和水源。在环境温度较高的月份(5月-10月)利用空气源为热源制取热水效率高,在此时间段制取50℃的热水,公司生产的热泵的制热系数可达6-8。而在环境温度较低月份(11月-4月),井水温度(14℃左右)高于环境温度(0℃左右)则水源热泵的制热系数比空气源高,可达4.5以上。这样双源热泵在不同季节利用不同的再生能源,年平均制热系数可达6左右(即热泵消耗1份电能,可获得6份热能)。
所谓多功能,即热泵既可制取热水用于洗浴、供暖同时还可供冷,制取热水时可同时制冷,一机双效使用。一机双效使用时能效比可达9以上(即热泵消耗1份电能,可吸收4份热量供冷,同时提供5份热量制取热水)。
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