空氣源熱泵機組節能性分析

空氣源熱泵是以電能為高位能源,驅動壓縮機做功,從低溫的空氣中吸取低品位的熱能后給水加熱的裝置。在給客戶介紹產品時,通常會說它是從空氣中吸取能量后用來加熱水的,獲得的能量為電能加空氣能,其實這種說法不科學。應該明確,空氣源熱泵的能源來源及能源去向,給客戶科學合理的解釋,使他們更容易接受這種產品。下面對熱泵機組(額定輸入功率為10538W,含循環水泵、風機功率)的能耗情況作一個分析。

一、能量輸入

能量輸入為高位電能,其中電能的去向為:熵增部分、循環泵部分、風機部分、壓縮機部分。

1.熵增部分

熱泵理論COP計算

根據熱力學第二定律(熵增原理),只要有能量交換,系統的熵都是增加的△S≥0。溫度為T1的水溫度降為T2時系統傳熱量為Q時的熵增為

所以溫度為T1的水加熱到T2時,要補充的能量為

Q1=△

所以如果將冷水溫度為10℃,環境溫度為10℃,將水加熱到60℃則COP=(273+10)/(60-10)=5.56;也就是說每消耗1千瓦的電功率,可以從空氣中吸收5.56千瓦的熱能。

2.循環泵部分

熱泵要運行,就要水循環。一般機組配400瓦的循環泵,額定輸入功率為10538W,所以循環泵損失為:400/10538=3.7%

3.風機損失

熱泵機組的風機為450W,所以風機損失為450/10538=4.2%

4.壓縮機部分

壓縮機部分主要是壓縮工質蒸汽做工轉變為熱能的部分,工質又把能量傳給水了。所以這部分能量不能算為損失,但是他沒有參與能量放大,所以在計算時要直接加入總能量中。計算比較復雜,文獻查得可為25%。

二、能量獲得

熱泵用在能量放大部分的電能為25%+4.2%+3.7%=32.9%。由此可得,紐恩泰NEKRS-12G熱泵機組從空氣中吸取的能量為39314W,加上壓縮機所做功產生的25%電能消耗10538×25%=2634W,總功率為:41948W。

三、獲得能量后的損失

1.機械損失(包括壓縮機);

2.(傳熱)散熱損失:換熱器、管道、水箱等;

3.化霜損失;

4.其他損失。

綜上所述,空氣源熱泵NEKRS-12G熱泵機組額定輸入功率為10538W,總制熱量就能達到39.3千瓦時,即冷水溫度為10℃,環境溫度為10℃時,紐恩泰NEKRS-12G熱泵機組COP為3.7。