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  • 热泵工作原理及性能计算

    1.     热泵工作原及性能系数COP 为何?
    A:(1).热泵工作原如冷媒循环系统如图 5-1 所示,有四大原件:

    A.    压缩机:压缩气态冷媒,促使冷媒在系统内部循环,使低压低温气态冷媒经压缩后变为高压高温气态冷媒。
    B.    冷凝器:将压缩后之高压高温气态冷媒,用水或空气之热冷却为高压常温之液态冷媒。
    C.    冷媒控制器:其作用是将高压常温液态冷媒经冷媒控制器之压节后,成为低压低温之液态冷媒。
    D.    蒸发器:作用是让经过膨胀后之低压低温液态冷媒在蒸发器内蒸发吸收大蒸发潜热,产生冷冻效果,而后成为低压低温之气态冷媒。
    (2).逆卡诺循环:这是一个结构最简单的热泵至少有一个高温热源和一个低温热源,因此这个热机必然是由两个等温过程(当工作物质与两个热源分别接触时)和两个绝热过程(当工作物质与热源脱离时),所组成的一个循环称为卡诺循环,冷冻循环以逆序进称为逆卡诺循环。图 5.2 所示。

    (3).热泵性能系数计算:
    冷冻能为蒸发器散热由态点 SH-2-3-SL 连结成之面积冷
    冻机制冷能。
    QE=(SH-SL)×TL
    冷凝器散热由态点 SH-2-3-SL 连结成之面积热泵制热能

    QC=(SH-SL)×TH
    压缩机作功由态点 1-2-3-4 连结成之面积压缩机耗功。 KW=QC-QE
    性能系数COP(coefficient of performance) = OUTPUT / INPUT 冷冻机 COPr =冷冻能 QE/压缩功 KW
    热泵 COPh =制热能 QC/压缩功 KW
    故 COPh = COPr + 1
    2.热泵性能系数COP 可达多少?
    A:(1).热泵系统的设计概是用冷媒于蒸发器吸收大气中或水中(低温热源)的热能并将之转换于冷凝器加热水温(高温热源)使水温升高,并同时供应低温空气冷却、除湿,达到以低能源输入(kW)能同时供应冰水、冷气(QE)及热水(QC)。
    (2).冷冻机性能系数COPr = 冷冻能 QE/压缩功 KW,一般空调1kW 的电大约可产生 2kW 的冷气,故一般冷气的性能系数COPr 为 2.0 ,而热泵热水系统性能系数COPh =冷冻机 COPr +1可达到 3.0 或高(COP 值越高表示效能越好)。
    (3).如果在分析热泵热水系统的效能时,同时也考虑它的所提供额
    外的冰水或冷气的话,热泵热水系统的总性能系数COPt(热泵COPh + 冷冻机 COPr )可达到 4.6。
    (4).电热水器的效能为 1.0,而热泵热水系统之性能系数可达 3.0,因此可节相当多的费用,并且在选购热泵热水系统上亦可达到快速短期内回收的效益。

    (责任编辑:zjbn_zhenhai)
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