零碳达人立青
来源:碳中和学习与实践
热泵可以把热量从一个地方转移到另一个地方。有些可以将热量泵出或泵入建筑物,用于冷却或加热。空调(或大规模系统的“冷却器”)是一种热泵,只能将热量从建筑物中抽出,但比双向热泵的效率略高。
小型热泵
热泵对于高效的HVAC系统是重要的,因为移动热量比产生热量使用更少的能量。热发生器的效率永远不会超过100%,因为它们使用的能量直接产生热量,但热泵可以有效地工作,因为它们只是将热量从一个地方转移到另一个地方。但是,基于操作环境,有时锅炉更有效。尤其是在寒冷的室外温度下(低于5°C或40°F)。为了考虑移动热量而不是产生热量,想象一辆油罐车将燃料从一个地方运送到另一个地方-卡车可能运送数千升燃料作为货物,但卡车自己的油箱只能容纳几十加仑,因为这是将货物运送到目的地所需燃烧的所有燃料。同样,热泵将热能作为货物移动,使用一点电能来这样做。
热泵每单位电能可以输送几个单位的热能
测量效率
有许多方法可以测量热泵的效率:
(1)COP(性能系数)是最简单的度量。它测量在给定的室外温度下,移动的热能(单位为瓦特)除以移动热能所用的电能(单位也是瓦特)。较高的COP值表明系统效率更高。以100%效率产生热量的电阻加热器将具有COP = 1,而处于加热模式的热泵的COP范围从2到5,处于冷却模式的热泵的COP范围从3到12。
(2)EER(能量效率比)类似于铜,但仅用于冷却。它衡量冷却系统运行的效率。EER最常用于窗单元和较小的独立空调和热泵。EER是在室外温度为95°F(35°C)时,Btu/hr的冷却量除以所用的电力瓦特数的比值。对于温和气候,房间空调的能效比至少应为9.0,对于炎热气候,能效比应超过10.0。
(3)SEER(季节性能效比)测量小型住宅空调或热泵在整个制冷季节的运行效率,与单一室外温度相对照。与EER一样,较高的SEER反映了更高效的冷却系统。SEER是系统在整个季节提供的冷却Btu总量除以消耗的总瓦特小时数的比率。
(4)HSPF(供暖季节性能系数)测量热泵在整个供暖季节以供暖模式运行的效率。除了加热之外,它类似于SEER。HSPF越高,系统效率越高。HSPF的计算方法是将供暖季输送的热量的总Btu数除以输送该热量所需的电力的总瓦特小时数。
(5)千瓦/吨衡量提供的冷却吨数的能量输入,单位为千瓦。与其他指标不同,该比率越低,制冷机的效率越高。这一指标最常用于确定大型冷却器的效率。
不同热泵效率测量表(来自工程工具箱)
热泵如何工作
热泵的工作原理和冰箱一样——在一个从热端延伸到冷端的刚性管道回路中,气体冷凝成液体,然后再次膨胀。这种移动热量是因为理想气体定律该理论认为,随着压力的增加,温度也会升高;随着压力降低,温度降低。因此,当气体在油管回路的一侧膨胀时,其温度降低,并从周围环境中吸收热量。这就变成了循环的冷端。然后,气体被泵送到回路的另一端,由电动压缩机加压,直到它变成液体。压力的上升使温度升高,因此液体将热量散发到周围环境中。这成为循环的热端。将热量散发出去后,液体通过一个阀门,在回路的另一端再次膨胀成气体,开始循环。
制冷模式下的热泵循环图
处于加热模式的热泵循环图
理论上,油管回路的一端在室内,另一端在室外,但实际上,这通常成本很高,而且很难垂直安装,因为回路的“工作流体”是一种挥发性气体。不应该让这些气体逸出,因为它们通常会产生不利的环境影响,如气候变化和臭氧消耗。因此,通常回路的两侧都在热泵单元中,并且“室内”侧接触由管道带到它那里的室内空气,或者接触循环到管道或辐射系统的单独的水回路。热泵源
1.空气
空气源热泵将它们的废热(或冷却)排放到外部空气中。它们是热泵系统中的绝大多数。对于大型冷却器,将热量排放到外部空气中的装置通常被称为冷却塔。特别声明:本网站转载的所有内容,均已署名来源与作者,版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。凡来源注明低碳网的内容为低碳网原创,转载需注明来源。