空气源热泵的工作原理

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空气源热泵的工作原理
一、空气源热泵简介
1、什么是空气源热泵
空气源热泵又叫空气源热泵热水器，顾名思义就是把空气中的热量通过冷媒搬运到水中，传统的电热水器和燃气热水器是通过消耗燃气和电能来获得热能，而空气能热水器是通过吸收空气中的热量来达到加热水的目的，在消耗相同电能的情况下可以吸收相当于三倍电能左右的热能来加热水。

热泵组成四大件:蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置四个部件。

2、空气源热泵工作原理
空气能热水器是按照"逆卡诺"原理工作的，具体来说，就是"室外机"作为热交换器从室外空气吸热，加热低沸点工质(冷媒)并使其蒸发，冷媒蒸汽经由压缩机压缩升温进入水箱，将热量释放至其中的水并冷凝液化，随后节流降压降温回到室外的热交换器进入下一个循环。

简单来说是吸收空气中的热量来加热水。

运用热泵工作原理制热，与空调制冷相反--国家制冷标准是1000瓦，电制冷2800瓦。

根据热平衡的原理，同时最少产生2800瓦的热量，加上输入的1000瓦电，实际产生的热量在3000--4000瓦，把这些热量输送到保温水箱，其耗电量只是电热水器的四分之一(电热水器即使热效率100%，输入1000电也只有1000瓦的热)。

二、热力学定律
1、热力学第一定律
自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变。

在热力学中，系统发生变化时，设与环境之间交换的热为Q，与环境交换的功为W，可得热力学能（亦称内能）的变化为
ΔU = Q+ W
热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生一定的功。

2、热力学第二定律
克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。

开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机，从单一热源取热，使之完全变为功而不引起其它变化。

这是从能量消耗的角度说的。

开尔文表述还可以表述成:第二类永动机不可能实现
三、卡诺循环
1、卡诺循环定义
卡诺循环(Carnot cycle) 是由法国工程师尼古拉·莱昂纳尔·萨迪·卡诺于1824年提出的，以分析热机的工作过程，卡诺循环包括四个步骤:等温吸热，在这个过程中系统从高温热源中吸收热量; 绝热膨胀，在这卡诺循环ts图个过程中系统对环境作功，温度降低; 等温放热，在这个过程中系统向环境中放出热量，体积压缩;
绝热压缩，系统恢复原来状态，在等温放热和绝热压缩过程中系统对环境作负功。

卡诺循环可以想象为是工作于两个恒温热源之间的准静态过程，其高温热源的温度为T1，低温热源的温度为T2。

这一概念是1824年N.L.S.卡诺在对热机的最大可能效率问题作理论研究时提出的。

卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量，没有散热、漏气、摩擦等损耗。

为使过程是准静态过程，工作物质从高温热源吸热应是无温
度差的等温膨胀过程，同
样，向低温热源放热应是
等温压缩过程。

因限制只
与两热源交换热量，脱离
热源后只能是绝热过程。

作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。

2、卡诺循环的效率
通过热力学相关定理我们可以得出，卡诺循环的效率ηc=1-
T2/T1，由此可以看出，卡诺循环卡诺循环的效率只与两个热源的热力学温度有关，如果高温热源的温度T1愈高，低温热源的温度T2愈低，则卡诺循环的效率愈高。

因为不能获得T1→∞的高温热源或T2=0K(-273℃)的低温热源，所以，卡诺循环的效率必定小于1。