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空氣源熱泵的工作原理 一、空氣源熱泵簡介 1、什么是空氣源熱泵 空氣源熱泵又叫空氣源熱泵熱水器，顧名思義就是把空氣中的熱量通過冷媒搬運到水中，傳統(tǒng)的電熱水器和燃氣熱水器是通過消耗燃氣和電能來獲得熱能，而空氣能熱水器是通過吸收空氣中的熱量來達到加熱水的目的，在消耗相同電能的情況下可以吸收相當于三倍電能左右的熱能來加熱水。 熱泵組成四大件:蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和節(jié)流裝置四個部件。 2、空氣源熱泵工作原理 空氣能熱水器是按照"逆卡諾"原理工作的，具體來說，就是"室外機"作為熱交換器從室外空氣吸熱，加熱低沸點工質(zhì)(冷媒)并使其蒸發(fā)，冷媒蒸汽經(jīng)由壓縮機壓縮升溫進入水箱，將熱量釋放至其中的水并冷凝液化，隨后節(jié)流降壓降溫回到室外的熱交換器進入下一個循環(huán)。簡單來說是吸收空氣中的熱量來加熱水。 運用熱泵工作原理制熱，與空調(diào)制冷相反--國家制冷標準是1000瓦，電制冷2800瓦。根據(jù)熱平衡的原理，同時最少產(chǎn)生2800瓦的熱量，加上輸入的1000瓦電，實際產(chǎn)生的熱量在3000--4000瓦，把這些熱量輸送到保溫水箱，其耗電量只是電熱水器的四分之一(電熱水器即使熱效率100%，輸入1000電也只有1000瓦的熱)。 二、熱力學定律 1、熱力學第一定律 自然界一切物體都具有能量，能量有各種不同形式，它能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，在轉(zhuǎn)化和傳遞過程中能量的總和不變。 在熱力學中，系統(tǒng)發(fā)生變化時，設與環(huán)境之間交換的熱為Q，與環(huán)境交換的功為W，可得熱力學能（亦稱內(nèi)能）的變化為 ΔU = Q+ W 熱可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，功也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊?；消耗一定的功必產(chǎn)生一定的熱，一定的熱消失時，也必產(chǎn)生一定的功。 2、熱力學第二定律 克勞修斯表述：不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體而不引起其它變化。 開爾文表述：不可能制成一種循環(huán)動作的熱機，從單一熱源取熱，使之完全變?yōu)楣Χ灰鹌渌兓? 這是從能量消耗的角度說的。開爾文表述還可以表述成:第二類永動機不可能實現(xiàn) 三、卡諾循環(huán) 1、卡諾循環(huán)定義 卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 是由法國工程師尼古拉萊昂納爾薩迪卡諾于1824年提出的，以分析熱機的工作過程，卡諾循環(huán)包括四個步驟:等溫吸熱，在這個過程中系統(tǒng)從高溫熱源中吸收熱量; 絕熱膨脹，在這卡諾循環(huán)ts圖個過程中系統(tǒng)對環(huán)境作功，溫度降低; 等溫放熱，在這個過程中系統(tǒng)向環(huán)境中放出熱量，體積壓縮; 絕熱壓縮，系統(tǒng)恢復原來狀態(tài)，在等溫放熱和絕熱壓縮過程中系統(tǒng)對環(huán)境作負功。卡諾循環(huán)可以想象為是工作于兩個恒溫熱源之間的準靜態(tài)過程，其高溫熱源的溫度為T1，低溫熱源的溫度為T2。這一概念是1824年N.L.S.卡諾在對熱機的最大可能效率問題作理論研究時提出的?？ㄖZ假設工作物質(zhì)只與兩個恒溫熱源交換熱量，沒有散熱、漏氣、摩擦等損耗。為使過程是準靜態(tài)過程，工作物質(zhì)從高溫熱源吸熱應是無溫度差的等溫膨脹過程，同樣，向低溫熱源放熱應是等溫壓縮過程。因限制只與兩熱源交換熱量，脫離熱源后只能是絕熱過程。作卡諾循環(huán)的熱機叫做卡諾熱機。 2、卡諾循環(huán)的效率 通過熱力學相關定理我們可以得出，卡諾循環(huán)的效率ηc=1-T2/T1，由此可以看出，卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)的效率只與兩個熱源的熱力學溫度有關，如果高溫熱源的溫度T1愈高，低溫熱源的溫度T2愈低，則卡諾循環(huán)的效率愈高。因為不能獲得T1→∞的高溫熱源或T2=0K(-273℃)的低溫熱源，所以，卡諾循環(huán)的效率必定小于1。