水源熱泵的工作原理是什么
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隨著地源熱泵作為商業環境(例如學*、公寓樓、酒店和養老院)中供暖和制冷的環*替代方案越來越多地出現,技術人員和客戶都需要了解水的基本知識-源熱泵(WSHP)工作。
所有地熱系統都是水源熱泵,但并非所有水源熱泵都是地熱
每個地熱系統的**都是熱泵,并且每個地熱熱泵都是“水源”的,這意味著它們在制冷模式下使用水去除熱量,在加熱模式下使用水補充熱量。在地熱中,水的熱量和排出多余熱量的“水槽”的來源是地球。水循環通過埋在地下或浸沒在池塘中的管道。如果系統不是地熱系統,則它使用冷卻器和熱水發生器。
熱泵的工作原理
熱泵就像普通空調一樣利用制冷循環提供冷卻;然而,在供暖過程中,熱泵反轉這個循環,為空間提供暖空氣。當兩個盤管(蒸發器和冷凝器)交換角色時,就會發生這種逆轉。壓縮制冷劑不是將熱制冷劑氣體發送到冷凝器盤管,而是被發送到蒸發器,在蒸發器中將熱量排入空間。
為了完成線圈切換,所有熱泵都配有四通換向閥(見圖 1):換向閥由電磁閥操作,當通電時,電磁閥移動閥門以改變制冷劑流向哪個盤管。該閥門始終有一個端口,壓縮機排出氣體進入閥門,而另一側有三個端口:一個將制冷劑引導回壓縮機,另外兩個將制冷劑引導回每個盤管。換向閥由電磁閥操作,當通電時,電磁閥移動閥門以改變制冷劑流向哪個線圈。大多數熱泵在需要冷卻時都會為閥門通電。這樣,如果閥門出現故障,則在加熱模式下也會出現故障。制造商通常在加熱和冷卻模式之間設置五分鐘的延遲,以防止換向閥磨損。
水如何吸收和放熱
在水源熱泵中,冷凝器通常被稱為“同軸線圈”。它由兩根旋轉在一起的銅管組成,形成盤繞的環形(見圖 2):同軸電纜線圈由兩根以盤繞環路形狀旋轉在一起的銅管組成。在不混合的情況下,這就是水與制冷劑接觸以吸收和排出熱量的方式。水和制冷劑的流動方向相反。
與普通熱泵的工作原理類似,水源熱泵也使用換向閥來改變壓縮熱氣體制冷劑的去向。在空調模式下,WSHP 將熱氣體制冷劑發送至同軸電纜盤管,并在其中排出熱量。在加熱模式下,換向閥將壓縮的熱氣體制冷劑送入蒸發器盤管(看起來像標準空氣盤管),其中制冷劑的熱量被排入室內空間并在其中冷凝。之后,冷凝的液體制冷劑利用水盤管的熱量蒸發。因此,制冷循環繼續進行。
所有 WSHP 均“打包”,這意味著該裝置包含整個制冷循環。這些單元足夠小,可以安裝在墻上的壁櫥或櫥柜中,使其成為公寓式住宅的**選擇。安裝時,除了電氣和冷凝水排放系統外,還需要連接兩根管道:一根進水,一根出水。當然,該系統還需要管道系統來將空氣分配到整個空間。
水循環
水位于連接到熱水發生器(通常是鍋爐)和冷卻器的主回路中。冷卻器可以是閉環蒸發冷卻塔,也可以是冷水機組系統,利用制冷循環來冷卻回路水。冷卻器和鍋爐的目的是始終將水回路維持在設計的恒定溫度 - 65-95° 華氏度(通常為 70°) - 無論設備的需求或室外溫度如何。該水循環既是熱能的“匯”又是熱能的“源”。
有些人可能會驚訝地認為 70° 可以同時實現加熱和冷卻。然而,由于這些系統使用制冷循環,70° 實際上有大量的“空間”來容納和提供熱量。可以將其想象為在室外溫度 70° 時運行空調,或者在室外溫度 70° 時運行熱泵供暖。就像空氣一樣,這也可以通過水來實現。
由于這些系統非常小(通常只有幾磅制冷劑),建議檢查充注量的方法是首先檢查溫升和溫降。與任何熱泵一樣,溫升不如燃氣爐那么顯著,但在加熱和冷卻過程中,您通常會看到回風和送風之間存在 20-30° 的夾角。如果溫度分裂非常低,并且在排除氣流和水流問題后,您可以使用低損耗配件或指旋螺釘芯壓板來檢查電荷。這些工具可以防止制冷劑逸出,當您身處公寓客廳或走廊壁櫥等狹小的空間時,這一點尤其重要。這些系統在出廠時總是已充電,并且由于沒有線路組,因此您通常沒有或不需要充電表。制冷劑不足的 WSHP 與充注量不足的普通空調的行為方式相同,當需要添加充注量時,只需稱重即可。