熱泵用于生活熱水的制備

1前言

　　為保護自然環境，提高人民生活水平，開發和利用綠色能源(無污染的天然能源，如太陽能、地熱等)應是建筑熱水學科積極推廣的新技術。本文所討論的就是通過熱泵利用空氣或空調水中的熱能作為生活熱水熱源的技術。

　　2熱泵的工作原理

　　熱泵工作是利用“空調”的原理，將空氣或水中的熱能轉移出去，但與空調機不同的是不是將熱量排放到室外而是轉移至水中，達到加熱水的目的，同時制造冷氣(或冷水)，除去空氣中多余的水份。熱泵運行過程中提供的熱量比其從空氣或水中獲得的熱量要大，這是由于熱泵的空壓機也將電能轉換為熱能輸出，無燃油或燃氣加熱設備的污染問題。熱泵的開發應用在美國已有二十幾年的歷史，在超過5萬個系統上應用。在香港的應用也有十多年的歷史，在多個系統中使用。在深圳近幾年也得到應用。根據獲取能量來源的不同，熱泵可分為水-水系列、氣-水系列等類型。圖1是以空氣為能量來源的熱泵的結構及工作過程。圖中冷媒氣化后經壓縮機加壓后經三通閥門輸送至池水熱交換器(此種類型的熱泵一般用于游泳池池水的加熱及空氣的除濕)，高溫氣態冷媒經池水冷卻而液化后再流至收集器。液態冷媒經膨脹閥在低壓的蒸發盤管內蒸發，冷媒蒸發時吸收大量熱能而將外間流經之空氣冷卻，冷媒氣化后又再被壓縮機加壓后流經三通閥門輸送至池水熱交換器。如此動作循環不斷制冷或制熱。圖2為以空調冷凍水為能量來源的熱泵的結構及工作過程。空調冷凍水進入蒸發熱交換器，液態冷媒在低壓的蒸發盤管內蒸發，吸收冷凍水熱能而將冷凍水溫降低。氣化后的冷媒經壓縮機加壓后回到冷凝熱交換器，在冷凝盤管內液化將熱量放出，加熱生活用水。

　　3工程應用實例

　　圖3為水-水系列熱泵工作的系統圖。表1為水-水系列熱泵的參數。圖4為水-水系列熱泵的外觀。在蒸發熱交換器一側，冷凍水回水經循環水泵后進入熱泵，每一次循環可使水溫降低4℃。在蒸發熱交換器側，熱水也是經循環水泵后進入熱泵，每一次循環可使水溫提高5℃。當熱水水箱水溫達到65℃時，壓縮機停止工作。為提高熱泵的效率，將首先個熱水水箱作為預熱水箱，熱泵只提供基本的熱負荷。第二個帶有加熱元件的熱水水箱作為水的較后加熱手段。第二個熱水水箱的容積應按整個建筑所需的熱量計算，以備熱泵或空調系統檢修。圖5為香港黃金海岸酒店(Gold Coast Hotel)熱水系統圖。此酒店為五星級酒店，原設計采有燃油熱水鍋爐，后根據香港環保部門及電力部門的要求采用熱泵及容積式電加熱器聯合供熱。本酒店生活熱水共選用熱泵四臺，其中每二中串聯安裝，并利用原來的熱交換器(3個供客房、2個供廚房)作為第二級的熱水儲罐。按酒店總的需熱量共選用5臺容積式電熱水器。由于受地下設備間空間的限制，4臺熱泵總的制熱量不能滿足總的需求量，供水高峰期間需要有2～3臺的電熱水器投入運行。酒店已著手進行二期工作的改造，再安裝四臺氣—水系列的熱泵，用于游泳池池水的加熱及空氣的除濕，并補充生活熱水熱泵的不足部分。

　　4結論

　　熱泵作為一種無污染的新型環保設備，在發達國家及地區已得到普遍的應用，我國已加入WTO并成功申辦2008年奧運會，綠色奧運、科技奧運作為我們的基本方針已得到國際奧委會的認可。在未來7年的建設中，熱泵在熱水系統及空調系統上將會得到普遍的應用。

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