水源热泵的工作原理是什么
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随着地源热泵作为商业环境(例如学*、公寓楼、酒店和养老院)中供暖和制冷的环*替代方案越来越多地出现,技术人员和客户都需要了解水的基本知识-源热泵(WSHP)工作。
所有地热系统都是水源热泵,但并非所有水源热泵都是地热
每个地热系统的**都是热泵,并且每个地热热泵都是“水源”的,这意味着它们在制冷模式下使用水去除热量,在加热模式下使用水补充热量。在地热中,水的热量和排出多余热量的“水槽”的来源是地球。水循环通过埋在地下或浸没在池塘中的管道。如果系统不是地热系统,则它使用冷却器和热水发生器。
热泵的工作原理
热泵就像普通空调一样利用制冷循环提供冷却;然而,在供暖过程中,热泵反转这个循环,为空间提供暖空气。当两个盘管(蒸发器和冷凝器)交换角色时,就会发生这种逆转。压缩制冷剂不是将热制冷剂气体发送到冷凝器盘管,而是被发送到蒸发器,在蒸发器中将热量排入空间。
为了完成线圈切换,所有热泵都配有四通换向阀(见图 1):换向阀由电磁阀操作,当通电时,电磁阀移动阀门以改变制冷剂流向哪个盘管。该阀门始终有一个端口,压缩机排出气体进入阀门,而另一侧有三个端口:一个将制冷剂引导回压缩机,另外两个将制冷剂引导回每个盘管。换向阀由电磁阀操作,当通电时,电磁阀移动阀门以改变制冷剂流向哪个线圈。大多数热泵在需要冷却时都会为阀门通电。这样,如果阀门出现故障,则在加热模式下也会出现故障。制造商通常在加热和冷却模式之间设置五分钟的延迟,以防止换向阀磨损。
水如何吸收和放热
在水源热泵中,冷凝器通常被称为“同轴线圈”。它由两根旋转在一起的铜管组成,形成盘绕的环形(见图 2):同轴电缆线圈由两根以盘绕环路形状旋转在一起的铜管组成。在不混合的情况下,这就是水与制冷剂接触以吸收和排出热量的方式。水和制冷剂的流动方向相反。
与普通热泵的工作原理类似,水源热泵也使用换向阀来改变压缩热气体制冷剂的去向。在空调模式下,WSHP 将热气体制冷剂发送至同轴电缆盘管,并在其中排出热量。在加热模式下,换向阀将压缩的热气体制冷剂送入蒸发器盘管(看起来像标准空气盘管),其中制冷剂的热量被排入室内空间并在其中冷凝。之后,冷凝的液体制冷剂利用水盘管的热量蒸发。因此,制冷循环继续进行。
所有 WSHP 均“打包”,这意味着该装置包含整个制冷循环。这些单元足够小,可以安装在墙上的壁橱或橱柜中,使其成为公寓式住宅的**选择。安装时,除了电气和冷凝水排放系统外,还需要连接两根管道:一根进水,一根出水。当然,该系统还需要管道系统来将空气分配到整个空间。
水循环
水位于连接到热水发生器(通常是锅炉)和冷却器的主回路中。冷却器可以是闭环蒸发冷却塔,也可以是冷水机组系统,利用制冷循环来冷却回路水。冷却器和锅炉的目的是始终将水回路维持在设计的恒定温度 - 65-95° 华氏度(通常为 70°) - 无论设备的需求或室外温度如何。该水循环既是热能的“汇”又是热能的“源”。
有些人可能会惊讶地认为 70° 可以同时实现加热和冷却。然而,由于这些系统使用制冷循环,70° 实际上有大量的“空间”来容纳和提供热量。可以将其想象为在室外温度 70° 时运行空调,或者在室外温度 70° 时运行热泵供暖。就像空气一样,这也可以通过水来实现。
由于这些系统非常小(通常只有几磅制冷剂),建议检查充注量的方法是首先检查温升和温降。与任何热泵一样,温升不如燃气炉那么显着,但在加热和冷却过程中,您通常会看到回风和送风之间存在 20-30° 的夹角。如果温度分裂非常低,并且在排除气流和水流问题后,您可以使用低损耗配件或指旋螺钉芯压板来检查电荷。这些工具可以防止制冷剂逸出,当您身处公寓客厅或走廊壁橱等狭小的空间时,这一点尤其重要。这些系统在出厂时总是已充电,并且由于没有线路组,因此您通常没有或不需要充电表。制冷剂不足的 WSHP 与充注量不足的普通空调的行为方式相同,当需要添加充注量时,只需称重即可。