熱泵就是以冷凝器放出的熱量來供熱的制冷機(jī)。從某種意義上說,熱泵就是制冷機(jī)。熱泵通過作功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)。根據(jù)熱力學(xué)第二定律,要完成低位熱能向高位熱能的轉(zhuǎn)化,必須有外界能量的輸入。圖6-1中,(a)和(b)分別為熱泵系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化示意圖和熱泉系統(tǒng)示意圖。
在外界能量W的作用下,熱泵從低溫?zé)嵩次盏臀粺崮躋,并向高位熱源輸送高位熱能QH,由此可見,熱泵的工作原理與制冷機(jī)相同,但它們的工作目的不同,工作溫度范圍也不同。制冷裝置的熱源溫度為環(huán)境溫度,是將冷源的熱量轉(zhuǎn)移到環(huán)境中去,使冷源保持低溫,而熱泵冷源溫度是環(huán)境溫度,是將環(huán)境中的熱量轉(zhuǎn)移到熱源中去,使熱源保持一定的高溫。
熱泵的制熱系數(shù)e2等于向熱源提供的熱量QH與消耗的循環(huán)凈功W之比,即e2=QHW。顯然,制熱系數(shù)2始終大于1.0。
建筑的空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)常需要滿足冬季的供熱和夏季制冷兩種相反的要求。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)通常需分別設(shè)置冷源(制冷機(jī))和熱源(鍋爐)。如果讓制冷機(jī)在冬季以熱泵的模式運(yùn)行,則可以省去鍋爐和鍋爐房,并能減輕供暖造成的大氣污染問題。
熱泵的制冷和制熱兩個(gè)工作模式,可可以通過四通閥完成切換。這時(shí),夏季作為冷凝器的換熱器,在冬季就成為蒸發(fā)器。