Video 8-3 热泵在线视频

好 我们下面开始来学习热泵

我们这里讲的热泵

它是蒸汽压缩式热泵

它的基本原理跟我们前面讲过的

蒸汽压缩制冷循环是完全一样的

所不同的只是 它向热用户供热

也就是向高温热源供热

但是我们教材上

关于热泵这部分内容很少

因为当初在编写教材那个时间点上

热泵的应用是很少的

但是近几年是发展得很快的

特别是从2000年以后

这个热泵用的是越来越多

但是并不妨碍我们处理热泵的问题

因为我刚才说了它的基本原理

跟我们蒸汽压缩制冷循环

是完全完全一样的

然后我们来看这两个示意图

左侧高温热源T0是环境温度

我们经常0这个下标表示环境

右侧T0是冷源温度

也就是说左侧把环境温度

作为高温热源的话

它一定是一个制冷的

也就是说输入功从冷库吸收热量

也就是制冷然后把输入的功

和从冷库吸收的热量加在一起作为q1

向环境放热

评价指标我们前面讲过

应该是制冷系数收益比上代价

应该是q2比上w

而右侧这个环境温度是冷源温度

T1是我们的房间温度

也就是说我们从环境取热向房间供热

那就是冬天的运行模式 这就是热泵

它的评价指标制热系数

或者说供热系数 应该是q1比上w

当然这个时候如果说制热系数

ε要加一个′的

我们再来看一下

这个设备的示意图

或者是装置的示意图

这个跟我们前面的蒸汽压缩制冷循环

是完全一样的

有压缩机 有冷凝器 有节流阀

还有蒸发器

所不同的在热泵循环

它的冷凝器是在房间里面的

也就是说冷凝器向房间来放热

或者说向房间来供热

而蒸发器是放在室外的

T0它从这个环境来进行取热

也就是说我们通过这个热泵循环

可以把从环境取的热

然后来向房间来进行供热

当然这是我们讲的

是从市民冬天采暖的角度来说

实际上在化工上它也用得很多

也就是说利用废热我们后面会讲

利用热泵来提升温度

然后来化工上一些热量的

工艺线上的一些加热什么

用的是很多的

而且这种方式它节能还环保

我们后面会进一步地来分析

所谓的环保是相对于燃煤燃气来说

因为燃煤燃气

它肯定要释放污染物的

我们后面会有一个详细的一个分析

在这想稍微展开一点

比如说我们热泵

空调冬天的运行模式就是热泵

然后室外机是蒸发器

在冬天如果说室外的温度低于0度

比如说零下10度或者什么的时候

那你蒸发器的温度肯定比它还要低

当蒸发器的温度低于0度的时候

蒸发器的表面会发生什么现象

会发生结霜 发生结霜

我这个

我们下面显示的这个

是没有结霜的时候

换热器的一个表面

当然这是一个百叶窗的一个翅片

然后这个图是结着霜的这个照片

你从这两个照片

可以很直观地看出来

结着霜的翅片的空气流通的通道

被这个霜所遮挡了

空气的流通通道被遮挡

它的流动阻力肯定要增加的

等你学流体力学的时候会很清楚的

然后这翅片结了霜以后

百叶窗那它根本就起不到

百叶窗翅片的强化传热的作用了

百叶窗怎么可以强化传热

当然这是传热学的内容

我们这会儿没法解释清楚

总之如果说 蒸发器表面如果结霜

它的换热性能会急剧地下降的

而且你这空气流通通道

被堵塞 阻力增加

整个系统甚至就没办法工作

所以它要定时地融霜 化霜

然后再工作

在这就是说清华实体课

如果做大作业的同学

也许对这块会感兴趣

所以说我能不能可以利用太阳能

或者是怎么来把它引到蒸发器这块

也就是说这些利用太阳能

来加热这个蒸发器

然后这样蒸发器的温度怎么样

就可以提高

蒸发器的这块这个温度

也就是说低温热源的温度

如果提高

也就温差减小 温差减小

对于逆循环

它的供热系数会怎么样 会提高的

那具体怎样来实现

不妨感兴趣的同学

可以沿着这个思路

来做这块 作为大作业来进行尝试

当然这是对于感兴趣的同学

如果是不感兴趣的

那这块内容你可以忽略

然后我们这个显示的是

一个蒸汽压缩式热泵热水装置

我们看一下这个

屏幕的这个右侧是蒸发器

空气掠过蒸发器

那加热里面的制冷剂

它就要吸收热量蒸发

这也就是说通过空气来加热蒸发器

也就是说从空气取热

然后到冷凝器那边

冷凝器的管内走的是制冷剂

而管外走的是水

这样水就可以被加热

也就是说通过这样一个热泵循环

从空气取热来制造热水

当然热水最后放在储水这个罐里

你需要用的时候就可以去用它

这个实际上就是

一个空气源热泵热水器

或者说热泵热水装置

但是现在大家不知道是否有注意

现在这个厂家为了宣传

他说这叫空气能热水器

是一个噱头 实际上严格地来说

应该是空气源热水器

它说这空气能热水器

这种说法肯定是不准确的

你用的不仅仅是空气能

实际你消耗了电能的

只不过是从空气源取的这个热量而已

然后你再把输入的工质一起

然后输到冷凝端

然后来对热水进行加热

所以一般的厂家说的空气能热水器

这个说法是不准确的

严格地来说应该是空气源热泵热水器

这个我想提醒大家一下

对于热泵

它在压焓图和T-s图上的表示

跟我们刚刚讲过的蒸汽压缩制冷循环

是完全完全类似的

你看图长的就完全一样

只不过是对于热泵循环

评价指标是制热系数或者说供热系数

它是谁比谁

q1比上w

也就是说冷凝器放出的热量

或者说向热源放出的热量

然后除以输入的功

对于热泵

当然同样也要采用过冷措施

也就是说冷凝器的出口是过冷液

一般来说大概是有5度了

这个有过冷的时候

热泵循环在这压焓图和T-s图上的表示

跟我们前面的蒸汽压缩制冷循环

是完全一样的

然后我们再来看采用过冷的时候

它的制热系数或者是供热系数

有啥变化

那就是q1比上w q1怎么样

比不采用过冷

这个q1是增加了一小段

也就是4-4′这一小段

是比没有采用过冷的时候要增加的

而且压缩机所消耗的功

是没有变化的

跟原来是完全一样的

所以采用过冷

热泵的供热系数或者制热系数

也是会提高的

所以在实际的应用中

过冷措施是经常采用的

或者说基本上所有的设备

都要采用这样的

热泵这块我们这讲的热泵

当然是蒸汽压缩式热泵

这个内容看起来是挺少的

原因是它的基本原理跟我们前面讲的

蒸汽压缩制冷循环是完全完全一样

所不同的就是 你的关注的目标是供热

也就是说关注的是供热系数

或者说制热系数

计算的时候

也是唯一的差别就在这

其它地方都完全一样

所以对这块的要求

与我们对蒸汽压缩制冷循环的要求

是完全一样的

会画图 会计算

然后考虑了过冷还有过热

包括压缩机的不可逆压缩

这些所有的情况都考虑

这个计算你也应该会的

当然这是稍微难点

稍微综合了一点而已

对于清华实体课的同学

热泵这块我们没有留单独的作业

因为在最开始我们编教材的时候

在那个时间点

实际是朱明善老师

编那教材的时候

热泵基本上用得还很少

所以教材上热泵这块作业

几乎是没有的

但是热泵的计算

是非常非常重要的

你只要蒸汽压缩制冷循环那块会

热泵这块就没有任何问题

所不同的就是 我这强调了好多遍了

那就是供热系数

或者说制热系数的计算

画图什么都完全一样的

所以这块大家一定要非常用心

这块很重要