热泵：用于加热未来的节能替代方案

热泵基础知识

一种热泵是一种用于生产加热能量的机器。它需要电气输入和另一个系统以从中提取热量。它是一种用于加热的多功能解决方案，因为大多数人都可以使用这些来源。这热泵循环其原理是在逆卡诺循环之后，将热量从冷系统（T2）转移到热系统（T1）。根据热力学定律，由于热量的传递与自然能量流动相反，因此应在第三个系统上做功，该系统由在液体和气体之间改变相的流体组成。这种液体被称为制冷剂。蒸发器中的制冷剂温度低于冷系统（T2），因此能量从冷系统传输到制冷剂。制冷剂从液态转变为气态，因为它在吸收热量。然后压缩制冷剂；压力升高导致制冷剂温度升高到热系统温度（T1）以上。因此，当制冷剂进入冷凝器时，能量从制冷剂转移到热系统。由于制冷剂在释放热量，它的相从气体变为液体。之后，通过膨胀阀降低压力，使制冷剂的温度低于冷系统（T2），就像循环开始时一样，再次进入蒸发器。如前所述，结果是热量以相反的方向流动，因为它自然会这样做；这意味着从冷系统进入热系统。根据机器的应用情况注意温度控制将专注于其中一个热交换器（蒸发器或冷凝器）：

• 当目的是生产热量，温度在冷凝器中控制。
• 当目的是cold，温度在蒸发器中控制。在这种情况下，机器接收冷却器的名称，因为它是关于其应用程序的更合适的名称。

图1.热泵循环

热泵组件

这热泵可以使用各种技术，取决于应用程序和特定的项目约束。而且，制冷剂选择在技术和所用材料中起着重要作用。压缩技术非常重要，因为它是在压力增量的形式供应到制冷循环的地方。用于工业溶液的技术可能是螺钉或离心。螺杆压缩是正位移压缩。其原理是减少容纳气体的腔室的体积，从而增加压力。当压力达到所需值时，气体被排放到系统中。离心压缩是一个动态压缩。原理是增加气体颗粒的速度，增加动能。当气体排放到系统中时，这种动能变为静压。离心技术通常用于满足更高的加热载荷。关于传热，冷凝器和蒸发器中的热交换器可以是板或壳管。

热源（冷系统）

从冷系统拖动热量，因此这种冷系统通常被称为热源。这热量从这个系统传递出去到热泵蒸发器，在制冷剂从液体变为气体的情况下。冷系统因项目约束而异。这种情况蒸发技术。环境空气经常用作热源。在这种情况下，根据天气条件，脱脂温度可能会发生糖霜，导致热交换器的热转移能力丧失。这意味着除霜周期的性能。在降低其温度时，来自另一个过程的流体也可以用作热源，不会影响它所用的过程，就像被考虑的工业过程的“废物”产品一样。废物能源的回收通常假设增加了全球植物效率的增强。指某东西的用途地热能作为热源可能是另一个有趣的可能性时，实施热泵解决方案。地下水通常有一个稳定的温度，往往高于环境温度，因为它保留了太阳热量，从而提高了效率。

散热器（热的）系统应用程序

这热量被转移到热系统，这通常被称为散热器。热泵冷凝器的热量来自热泵，其中制冷剂将其相位从气体变为液体。这热泵解决方案的应用非常宽，延伸到各种各样的扇区。- 住所：在大多数情况下，居住所需要的热量与空调和热水有关，而热水可以由热泵提供。这包括特定的住宅和酒店，在很大的规模范围内有不同的负荷曲线。-商业建筑：致力于业务的空间可能是非常多样化的，因为它们包括商店，办公室，酒吧，餐馆等。通常的热量需求目的地是空调和热水，但有些企业可能具有类似于小型行业的特定应用。- 过程行业：具有热量要求的过程非常常见。它们通常是大的消费者，并且它们的负载轮廓特别适用于每个生产过程，即使它们共享常见的特征。拥有工业热泵可以解决一些排放问题。

供热的未来：区域供热

取决于应用和使用加热必需品，峰值需求发生的时间可以显着变化. 将具有高要求的不同热量需求曲线结合在一起，可以实现更高效的设计，因为可以集中热量生产，并且可以应用同时系数。这就是为什么区域供暖是有意义的。偏好热泵在区域能源中的应用这与这项技术非常节能有关。热泵所消耗的能量是电能，而电能的消耗远远小于热泵所产生的热量。大多数行业都在努力将能源消耗保持在尽可能低的水平，考虑到能源成本的不断上升，这是可以理解的。此外，电能消耗意味着没有气体释放到大气中这使得它们很容易在城市地区实施。可再生能源发电正在世界范围内实施，以应对全球变暖，因此电动热泵已经准备好与这些技术合作。