空气能工作原理

空气能工作原理

空气能热泵热水器是利用设备内的吸热介质（冷媒）从空气或自然环境中采集热能，并通过热交换器使冷水迅速提温，同时排放出冷气。避免了传统太阳能产品在阴雨天气、夜晚不能工作的缺陷，只要外界温度在1-15度以上就能正常工作，故能更加高效、节能，同时可不占露天空间，安装简捷、使用灵活。

机组构成运行模式及原理

热泵式空气能热泵热水机组是由一个制冷循环组成，包括主机和冷凝器两部分。其中主机部分包括蒸发器、风扇、压缩机及膨胀阀；冷凝器为内放冷 凝盘管的保温箱。制冷剂在蒸发器内吸收外部空气的热量，通过热泵循环在冷凝盘管内释放热量，加热水箱内的水。水箱的保温层采用闭孔橡胶海绵或聚氨脂发泡，且具有良好的保温性能。热泵机组设备内专置一种吸收热媒质―――冷媒，它在液化的状态下常温低于零下20度，故此，它与外界温度存在着温差，冷媒吸收了外界的温度，在蒸发器内部产生压力并蒸发汽化，通过热交换器（热泵）的工作，使冷媒从汽化状态转化为液化状态时，客观存在的热量便释放给水罐中的储用水。电只用在使热能释放出来，而不是用在直接加热，故用电量很少，在夏季气温高时，生产一吨热水约损耗5-6度电，冬季寒冷的天气约损耗20-25度电，全年平均不超过15度电。

产品的特点

热能来源广泛，包括阳光、雨水和空气。无论白天、黑夜；不管晴天阴天、刮风下雨、下雪都能照常工作，不受气候影响，一年四季全天候照常工作。可放在你指定的任何地方，不影响建筑物外观，只需很少空间，无需直接光照，安装非常容易。可露天摆放，也可放置在不显眼的角落或地库里，并可实现无人操作，全自动控制温度供水。适用范围非常广泛：可用于酒`店、餐馆、工厂、学校、医院、桑拿浴室、美容院、游泳池、温室、养殖场、洗衣店、家庭等，可单独使用，亦可集式使用，不同的供热要求，可选择不同的产品系列和安装设计，同时还可免费获取冷气，从任何角度满足你的要求；出色的无CFC绝缘，只有2%热损失，可以更长的时间保持水温，热效率超出其它常规太阳能产品的确倍。冷媒不含氟利昂，无任何废气、废水排放，绝对环保，水罐中无燃气或电气推动，绝对安全。节能效果明显，与使用燃油、燃气、电、媒等相比，至少可节省75%以上的运行费用，让您轻松收回成本。

空气能热水器工作原理

空气能热水器，又称热泵热水器，也称空气源热水器，是采用制冷原理从空气中吸收热量来制造热水的“热量搬运”装置。通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量） →压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。2009年9月1日，由美的、同益等新能源家电企业参与制定的，中国首部空气能热水器国家标准《家用和类似用途热泵热水器》于同年9月1日正式出台实施。2009年10月26日媒体报道，空气能热水器开始在一些家庭中流行起来。

工作原理

空气能热水器是按照“逆卡诺”原理工作的，形象地说，就是“室外机”像打气筒一样压缩空气，使空气温度升高，然后通过一种-17℃就会沸腾的液体传导热量到室内的储水箱内，再将热量释放传导到水中。

运用热泵工作原理制热，与空调制冷相反——国家制冷标准是1000瓦，电制冷2800瓦。根据热平衡的原理，同时最少产生2800瓦的热量，加上输入的1000瓦电，实际产生的热量在3000——4000瓦，把这些热量输送到保温水箱，其耗电量只是电热水器的四分之一（电热水器即使热效率100%，输入1000电也只有1000瓦的热）。 空气能热水器则不需要阳光，因此放在家里或室外都可以。太阳能热水器储存的水用完之后，很难再马上产生热水。如果电加热又需要很长的时间，而空气能热水器只要有空气，温度在零摄氏度以上，就可以24小时全天候承压运行。这样一来，即使用完一箱水，一个小时左右就会再产生一箱热水。同时它也能从根本上消除了电热水器漏电、干烧以及燃气热水器使用时产生有害气体等安全隐患，克服了太阳能热水器阴雨天不能使用及安装不便等缺点，具有高安全、高节能、寿命长、不排放毒气等诸多优点。空气能热水器的寿命一般可以达到15至20年。

简单地说，空气能热水器的原理就是通过蒸发器抓取空气中的热量并通过压缩机提升并输送、释放热量到水箱中从而把水加热到指定温度。

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空气能热水器的原理与应用

作者：冀红海

来源：《科学与财富》2018年第19期

摘 要：本文通过对空气能热水器原理的介绍，使大家了解了空气能热水器的工作原理与节能依据。对空气能的应用做了简单的介绍，在节能环保的大环境下，相信空气能热水器能够在逐渐普及。

关键词：空气能；节能

空气能热水器，也称“空气源热泵热水器”。那么，什么是空气能热水器呢？“空气能”，顾名思义，就是利用空气中的能量，把空气中的能量通过一定的机械动力搬到水中，从而使水箱中的水温度升高。空气能热水器是按照“逆卡诺”原理工作的，具体来说，在整个闭环系统内，经过压缩机压缩的高压高温的液态氟利昂（冷媒）送到冷凝器进行热交换后，通过膨胀阀或者毛细管后迅速膨胀汽化，汽化的过程中吸收蒸发器周围空气中的热量后，低压气体由压缩机低压端吸进，经压缩机再次压缩液化后放热升温，然后进入换热器，热交换器内的水在循环水泵的动力驱动下带走了液态高温氟利昂的热量，使冷媒温度降低，而带走热量升温后的水进入水箱，散热后的冷媒又一次进入膨胀阀，随后节流降压降温回到蒸发器进入下一个循环。这样周而复始的循环就把周围空气中的热量吸收并交换到了水箱里，使水箱里的水温逐渐升高。简单来说是吸收空气中的热量来加热水，同时被吸收热量的冷空气起到降低周围环境温度的作用。运用热泵工作原理来进行制热，相当于冬天空调制热的原理，只不过冷暖空调制热加热的是室内的空气，而空气能热水器是利用热交换的原理加热的是水箱里的水。水升温所需要的热量是由电能做功从空气中搬运而来，而不是由电能所直接产生的。

我们再来看，国家制冷标准是每输入1000瓦的电能，其制冷量2800瓦。根据热平衡的原理，同时在冷凝器端最少产生2800瓦的热量，加上输入压缩机的1000瓦电能，实际产生的热量在3000—4000瓦，如果把这些热量输送到保温水箱里，也就是可以产生输入电能3-4倍的热能。反过来讲就是产生同样的热能其耗电量只是电热水器产生同样多热能耗电量的四分之一（假定电热水器即使热效率100%，输入1000电也只能产生1000瓦的热）。空气能热水器不需要阳光，只要有空气的地方就可以安装，因此放在家里或室外都可以。只要有空气，温度在零下7度以上，就可以24小时全天候运行。这样一来，即使用完一箱水，空气能热水器也会很快再产生一箱热水。如果配上专用的水箱，在加热的过程中，热能在水箱底部进行交换，交换后的热水往上走，所以从水箱上部流出的水一直是热水。再者，随着单片计算机技术的发展，目前空气能热水器都采用微电脑控制技术，实现了智能化，可以根据用户的设定的温度和时间进行加热，进行自动控制，极大的方便了用户使用。近年来，空气能以其空前的节能优势，全天候的使用时间和独特的舒适性，得到了消费者广泛的认可，渐渐得到了普及。 龙源期刊网

空气能热泵干燥原理

热泵借用水泵将水从低水位聚集至高水位的含义，将热能从低温送至高温。热泵依靠制冷工质在低温下吸热，经压缩机在高温下放出热量，空气经热泵提高了温度，即提高的热能的品质。如图1（画示意图）所示为热泵工作的示意图，假设热泵从低温空气中吸收了3KW的热能，热泵压缩机耗1KW的热能，就可向干燥室（或取暖空间）供应含4KW的高温空气。

图1

热泵干燥和常规干燥的基本原理和干燥本质相同，均是依靠干燥室内热空气与被干燥物料间的对流换热，空气加热被干物料并吸收从被干物料中蒸发的水分。两者的主要区别是湿空气的去湿方法不同。常规干燥要根据干燥工艺的要求湿度，定期从干燥室排气道排出一部分湿度大的热空气，同时从吸气道吸入等量的外界冷空气，如图2（画示意图）所示。这种空气开式循环的换气方式，热损失很大，据有关资料记录，常规蒸汽干燥的换气热损失在40%左右。

图2

热泵干燥主要依靠空调制冷的原理使空气中的水分冷凝来降低干燥室内空气的湿度，空气在干燥室与除湿机之间为闭式循环，基本上不排气。因此，热泵干燥在某些干燥领域（如木材）又称除湿干燥。热泵干燥机的工作原理如图3（画示意图）所示。

图3

如泵干燥机的主要部件是压缩机、蒸发器、膨胀阀、和冷凝器。蒸发器的作用如同空调机的室内机（或冰箱的冷冻室），蒸发器内的制冷剂吸收来自干燥室内的湿空气的热量，使空气冷却排水。温度和相对湿度都降低。蒸发器内制冷剂由于吸热蒸发而由液体变成气体，经压缩机升压后送至冷凝器（由称热交换换器）。冷凝器的作用如同空调室外机的散热器（或冰箱背面的散热器）。热泵干燥机冷凝器内的制冷剂依靠来自蒸发器的干冷空气冷却，冷凝器内制冷剂放出的热量使空气被加热成热风又送回干燥室加热被干燥物料。膨胀阀的左右是使制冷液由高压降至低压，以便使它能重新进入蒸发器内吸热进入下一个制冷循环。由此看来，热泵干燥机工作时，制冷剂（或称制冷工质）只是转移热量的媒介物质，它在除湿蒸发器处吸收湿空气的热量并使空气变干（湿度减小），然后在冷凝器处释放出先前在蒸发器内吸收的热量（连同压缩机功耗转换的热能）使空气升温。