空氣能熱泵熱水裝置是利用環(huán)境中蘊含的免費熱能來制取熱水,其原理示意如圖1-26所示,能流圖如圖1-27所示。
由圖可見,空氣能熱泵熱水裝置消耗少量電能,從環(huán)境等低溫?zé)嵩粗形沾罅棵赓M熱能,并將其溫度升高后用于加熱熱水。以某電動壓縮式熱泵熱水裝置的典型運行參數(shù)為例,當(dāng)環(huán)境空氣溫度為10℃、所制取的熱水溫度為45℃時,空氣能熱泵熱水裝置只需消耗1份電能,即可從環(huán)境中吸收3.5份低溫?zé)崮?,生?/span>4.5份45℃的熱能來制取熱水。空氣能熱泵熱水器裝置具有如下基本特點(以電動壓縮式熱泵熱水裝置為例):
(1)高效節(jié)能
參照圖1-26,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,熱泵熱水裝置滿足:
QH=QL+Wc (1-7)
式中QH熱泵的制熱量,也即用于加熱熱水的熱量,
w;Q.——熱泵從低溫?zé)嵩矗ōh(huán)境空氣、土壤、地下水、海水、城市污水、工商及生活廢熱等)吸收的熱量,
W;Wc—熱泵消耗的電量或功,W。
熱泵熱水裝置的性能系數(shù)(是熱泵熱水裝置的能源效率或熱效率指標(biāo),為熱水獲得的熱能與壓縮機消耗的電能之比,也稱為制熱系數(shù)),通常用COP表示,其定義式為:
由式(1-9)可見,熱泵的性能系數(shù)恒大于1,通常為3.0~8.0,即熱泵熱水裝置的熱效率通常為300%~800%,而電加熱熱水裝置、燃氣加熱熱水裝置的熱效率一般小于100%,太陽能熱水裝置(太陽能加熱熱水與電輔助加熱熱水之比為2:1時)的
折合熱效率為300%。
(2)可全天候工作
熱泵制取熱水受天氣變化影響較小,晴天、陰雨天、下雪天、夜間等都能源源不斷地高效制取熱水。
(3)占用建筑面積小
熱泵熱水裝置的體積較小,可安排在建筑的任何適宜位置,也不受建筑朝向的影響,適用于各種建筑用戶,尤其是多層或高層建筑用戶。
(4)適用性強
根據(jù)用戶需要可采用整體式或分體式結(jié)構(gòu),系統(tǒng)安裝非常靈活,控制與維護也比較方便。
(5)可利用的免費低溫?zé)嵩炊鄻?/span>
可根據(jù)用戶情況靈活選擇空氣、水、土壤、廢熱等各種適宜的免費低溫?zé)嵩础?/span>
(6)使用壽命長
熱泵熱水裝置的使用壽命通常可達15~20年。
(7)安全可靠
熱泵熱水裝置中熱水的加熱是通過換熱器中熱泵工質(zhì)的冷凝放熱實現(xiàn)的,水電可完全分離。
(8)兼有制冷功能
熱泵熱水裝置在制取熱水的同時,可同時產(chǎn)生0~20℃的冷量,能同時實現(xiàn)熱水供應(yīng)、空調(diào)、除濕和食品冷藏等多種功能。