空調(diào)熱泵機組

熱泵系統(tǒng)冬夏工況

由于熱泵裝置的工作原理與壓縮式制冷是一致的；所以在小型空調(diào)器中，為了充分發(fā)揮它的效能，在夏季空調(diào)降溫或在冬季取暖，都是使用同一套設(shè)備來完成的。在冬季取暖時，將空調(diào)器中的蒸發(fā)器與冷凝器通過一個換向閥來調(diào)換工作。

在夏季空調(diào)降溫時，按制冷工況運行，由壓縮機排出的高壓蒸汽，經(jīng)換向閥（又稱四通閥）進入冷凝器，制冷劑蒸汽被冷凝成液體，經(jīng)節(jié)流裝置進入蒸發(fā)器，并在蒸發(fā)器中吸熱，將室內(nèi)空氣冷卻，蒸發(fā)后的制冷劑蒸汽，經(jīng)換向閥后被壓縮機吸入，這樣周而復始，實現(xiàn)制冷循環(huán)。

在冬季取暖時，先將換向閥轉(zhuǎn)向熱泵工作位置，于是由壓縮機排出的高壓制冷劑蒸汽，經(jīng)換向閥后流入室內(nèi)蒸發(fā)器（作冷凝器用），制冷劑蒸汽冷凝時放出的潛熱，將室內(nèi)空氣加熱，達到室內(nèi)取暖目的，冷凝后的液態(tài)制冷劑，從反向流過節(jié)流裝置進入冷凝器（作蒸發(fā)器用），吸收外界熱量而蒸發(fā)，蒸發(fā)后的蒸汽經(jīng)過換向閥后被壓縮機吸入，完成制熱循環(huán)。這樣，將外界空氣（或循環(huán)水）中的熱量“泵”入溫度較高的室內(nèi)，故稱為“熱泵”。

對于一臺分體式熱泵空調(diào)來說，夏天制冷時就是以室外機為冷凝器、室內(nèi)機為蒸發(fā)器，運行時就把室內(nèi)的熱量輸送到了室外。而冬季則以室內(nèi)機為冷凝器、室外機為蒸發(fā)器，這樣就把室外的熱量輸送到了室內(nèi)，通常這些是通過四通換向閥來實現(xiàn)的。

熱泵空調(diào)里面有一個四通換向閥。在制冷工況下，室內(nèi)熱交換器就是蒸發(fā)器，室外熱交換器（夏天往外呼呼出熱風的那個東西）就是冷凝器。冬季供熱的時候，四通換向閥切換，改變冷媒的流向，此時，室內(nèi)熱交換器就是冷凝器，室外熱交換器（冬天往外呼呼出冷風的那個東西）就是蒸發(fā)器。

由于冬季往外出冷風，換熱器要結(jié)霜，所以等結(jié)霜到一定程度時，四通換向閥再切換，空調(diào)變成夏季制冷工況，室外熱交換器得到熱量，化霜，化霜完畢后，四通閥再切換到制熱狀態(tài)。除霜時，為了防止向室內(nèi)吹冷風，故室內(nèi)機的風機停止運轉(zhuǎn)。（當然這種逆向除霜對舒適性有一定影響，所以又有了熱氣旁通除霜、蓄熱除霜等不需要切換工況的方式）

能量分析

在上圖的熱泵循環(huán)中，從低溫熱源（室外空氣或循環(huán)水，其溫度均高于蒸發(fā)溫度t0）中取得Q0 kcal/h的熱量，消耗了機械功ALkcal/h，而向高溫熱源（室內(nèi)取暖系統(tǒng)）供應了Q1 kcal/h的熱量，這些熱量之間的關(guān)系是符合熱力學第一定律的，即Q1=Q0+AL kcal/h

如果不用熱泵裝置，而用機械功所轉(zhuǎn)變成的熱量（或用電能直接加熱高溫熱源，則所得的熱量為ALkcal/h，而用熱泵裝置后，高溫熱源（取暖系統(tǒng)）多獲得了熱量：Q1-AL=Q0 kcal/h。這一熱量是從低溫熱源取得的，如果不用熱泵裝置，就無法取得這一熱量。故用熱泵裝置既可節(jié)省燃料，又可利用余熱。

熱泵的工作循環(huán)與熱機的工作循環(huán)正好相反，熱機是利用高溫熱源的能量來產(chǎn)生機械功的，而熱泵是靠消耗機械功將低溫熱源的熱量轉(zhuǎn)移到高溫物體中去。

熱泵具有兩個相同的熱源溫度，則它們之間的關(guān)系為：φ=Q1╱AL=（Q0+AL）╱AL=ε+1，ε 是制冷機的制冷系數(shù)。由此可看出，熱量轉(zhuǎn)換系數(shù)的最小值是φ=1，在此極限情況下ε=0，Q0=0，即沒有從低溫熱源吸取熱量。