热泵有多种形式,这里以压缩式热泵系统为例,说明其工作原理。压缩式热泵系统(见图3-3-2) 由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成,其中的蒸发器和冷凝器实际就是换热器。压缩 式热泵具体工作过程如下: ◇液体介质在蒸发器中蒸发,吸收环境(或低温源)中的热量; ◆蒸发器中出来的气体介质经过压缩机的压缩,变为高温高压气体; ◇高温高压气体介质在冷凝器中冷凝,向高温侧(物体或采暖空间)放出热量 ◆高压液体介质在膨胀阀中减压,转变为过热液体介质,进入蒸发器,开始新的一轮循环。从 而将环境(或低温源)中的热量源源不断传递给高温侧(物体或采暖空间)
日前的家用冷暖空调其基本原理就是上述过程。室内机中有一个换热器,室外机中也有一个 换热器。当夏天室内需要降温时,则室内的换热器作为蒸发器,吸收室内热量,然后通过室外换 热器(这时作为冷凝器)将热量排放到环境中;当冬天室内需要采暖时,则室外的换热器作为蒸 发器,吸收环境中的热量,然后通过室内换热器(这时作为冷凝器)将热量传递到室内。制冷还 是采暖,可以通过专用阀门进行切换,见图3-33
膨胀阀 蒸发器 四通换向阀 制冷循环 压缩机 制热循环 图3-33家用空调系统示意图
蓄热式热泵区别于一般的压缩式热泵的地方就是给后者增加了一个蓄热器,见图3-3-4,当 冬天环境温度很低时,室外换热器(这时作为蒸发器)会结霜,严重影响换热器性能,从而降低 向室内的供热。蓄热式热泵可以避免或缓解这种情况。 在冬天较高温度采暖时,室内冷凝器出来的热液体介质不是直接经过膨胀阀,而是先通过一 个蓄热器,放出热量冷却后再进行膨胀节流,而后去蒸发器蒸发。蓄热器中的蓄热介质温度不断 升高,冷凝器出来的热液体介质与蓄热介质之间的温差逐渐缩小。 当环境温度比较低时,室外换热器(这时作为蒸发器)换热效果明显下降,单通过蒸发器吸 收室外热量已经无法获得预期的热量,这时就可以利用原先贮存在蓄热器中的热量来补充。从冷 凝器中出来的热液体介质部分按原来的次序先后经过蓄热器和膨胀阀,再流向蒸发器,另一部分 则通过三通阀1,进入膨胀阀节流,然后在蓄热器中蒸发,最后与另一股在蒸发器蒸发的气体在 三通阀2汇总,一并进入压缩机压缩,在冷凝器(室内)中冷凝放热。 如果环境温度很低,则从冷凝器中出来的热液体介质全部通过三通阀1后,进入膨胀阀节流, 然后在蓄热器中蒸发,经三通阀2后,去压缩机压缩,而不通过室外的蒸发器
夢底阀1 蓄热器 三通阀1 冷凝器 膨底阀2 压缩机 蒸发器 三通阀2 图3-34蓄热式热泵系统示意图