在自然界中，水總由高處流向低處，熱量也總是從高溫傳向低溫。但人們可以用水泵把水從低處提升到高處，從而實(shí)現(xiàn)水的由低處向高處流動(dòng)，空氣能熱水器同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。所以空氣能熱水器實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，空氣能熱水器的作用是從周圍環(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對(duì)象（溫度較高的物體）。

空氣能熱水器工作原理

      簡(jiǎn)單地說(shuō)，空氣能熱水器的原理就是通過(guò)蒸發(fā)器抓取空氣中的熱量并通過(guò)壓縮機(jī)提升并輸送、釋放熱量到水箱中從而把水加熱到指定溫度。

      空氣能熱水器是按照“逆卡諾”原理工作的。一臺(tái)空氣能熱水器機(jī)組，主要有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥四部分組成?？諝饽軣崴饕灾评鋭┳鳛槊浇椋涿轿樟谁h(huán)境空氣中的熱量后汽化，通過(guò)壓縮機(jī)壓縮制熱，變成高溫高壓氣體，再經(jīng)熱交換器與水交換熱量后，經(jīng)膨脹閥釋放壓力，回到低溫低壓的液化狀態(tài)，通過(guò)制冷劑的不斷循環(huán)，不斷吸收空氣中的低品位熱量，并將該部分熱量轉(zhuǎn)移，來(lái)制取熱水。

空氣能熱水器工作原理當(dāng)中涉及到的四大部件圖

壓縮機(jī)	蒸發(fā)器	冷凝器	膨脹閥

空氣能熱水器工作原理視頻

 

空氣能熱水器工作原理視頻詳解

 

 

依據(jù)原理-逆卡諾原理

    空氣能熱水器是遵循逆卡諾循環(huán)原理，通過(guò)消耗一部分高品質(zhì)的能量使熱量從低溫(低品位)熱源中轉(zhuǎn)移到高溫?zé)嵩粗?其熱量包括高品質(zhì)熱量和從低溫空氣源中吸收的熱量。

卡諾原理圖	逆卡諾原理圖

 

制熱過(guò)程簡(jiǎn)單描述

      蒸發(fā)（吸取環(huán)境中的熱量） →壓縮→冷凝（放出熱量）→節(jié)流→再蒸發(fā)

     空氣能熱水器在工作時(shí)，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量QA在蒸發(fā)器中加以吸收；它本身消耗一部分能量，即壓縮機(jī)耗電QB；通過(guò)冷媒循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中進(jìn)行放熱QC，QC=QA+QB，由此可以看出，空氣能熱水器輸出的能量為壓縮機(jī)做的功QB和熱泵從環(huán)境中吸收的熱量QA；因此，采用空氣能熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量的電能，空氣能熱水器能效比最高可達(dá)4.89。

空氣能熱水器工作原理說(shuō)明

        空氣能熱泵熱水器顧名思義關(guān)鍵就在于熱泵。要靠熱泵把存在于空氣中的低品味熱能搬運(yùn)到水中從而把水加熱，這就要求：

                 1、壓縮機(jī)能夠承受高溫高壓。

                  2、必須有較大面積的蒸發(fā)器。與空氣接觸的面積越大，在同等條件下搬運(yùn)的熱能就越多，能效比就會(huì)更高。

                  3、搬運(yùn)熱能的冷媒（俗稱雪種）適應(yīng)寒冷氣候。冷媒要能在嚴(yán)寒的冬季把寒冷空氣中的低品味熱能搬運(yùn)到水中去，要求工質(zhì)兩態(tài)（液態(tài)與汽態(tài)）轉(zhuǎn)換溫度要低于-25℃，同時(shí)要產(chǎn)生65℃熱水又要求工質(zhì)的臨界壓力要低，否則會(huì)使壓縮機(jī)進(jìn)入高壓保護(hù)而制不了高溫?zé)崴?，長(zhǎng)期運(yùn)行在這種狀態(tài)下會(huì)縮短壓縮機(jī)使用壽命。

冷媒的作用

      冷媒：指的是在一定環(huán)境狀態(tài)下的液態(tài)低溫介質(zhì)，因各種介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不同，它們的蒸發(fā)溫度也不同?？諝饽軣崴魇褂玫墓べ|(zhì)蒸發(fā)溫度在-35℃~-25℃。

      冷媒在液化的狀態(tài)下低于零下20℃，與外界溫度存在著溫差，因此，冷媒可吸收外界的熱能，在蒸發(fā)器內(nèi)部蒸發(fā)汽化，通過(guò)熱泵機(jī)組中壓縮機(jī)的工作提高冷媒的溫度，再通過(guò)冷凝器使冷媒從汽化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為液化狀態(tài)，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，釋放出大量的熱量，傳遞給水箱中的儲(chǔ)備水，使水溫升高。

      舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，把一塊冰放到比它自身溫度高的環(huán)境中會(huì)融化，環(huán)境溫度越高融化速度越快，如果再用風(fēng)扇對(duì)著冰吹的話融化速度會(huì)更快，因?yàn)檫@時(shí)冰是在和空氣環(huán)境尋找“熱平衡”，可想而知熱泵熱水器中的工質(zhì)象冰一樣在空氣中尋找“熱平衡”，它利用壓縮機(jī)將已吸取熱量的工質(zhì)壓縮后迅速膨脹并與水換熱，水吸收了工質(zhì)的熱量，然后通過(guò)節(jié)流裝置使已經(jīng)汽化的工質(zhì)收縮變成液態(tài)，再回到蒸發(fā)器中與空氣進(jìn)行熱交換，同時(shí)使用風(fēng)扇提高其換熱效率，而后又回到壓縮機(jī)，如此周而復(fù)始的工作。

空氣能熱水器制熱采用“逆卡諾“原理

       逆卡諾循環(huán) ，卡諾循環(huán) 1824年,法國(guó)青年工程師卡諾研究了一種理想熱機(jī)的效率,這種熱機(jī)的循環(huán)過(guò)程叫做“卡諾循環(huán)”。這是一種特殊的,又是非常重要的循環(huán),因?yàn)椴捎眠@種循環(huán)的熱機(jī)效率最大。

　　卡諾循環(huán)是由四個(gè)循環(huán)過(guò)程組成，兩個(gè)絕熱過(guò)程和兩個(gè)等溫過(guò)程。它是1824年N.L.S.卡諾（見(jiàn)卡諾父子）在對(duì)熱機(jī)的最大可能效率問(wèn)題作理論研究時(shí)提出的。卡諾假設(shè)工質(zhì)只與兩個(gè)恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量，沒(méi)有散熱、漏氣、摩擦等損耗。為使過(guò)程是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，工質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰釕?yīng)是無(wú)溫度差的等溫膨脹過(guò)程，同樣，向低溫?zé)嵩捶艧釕?yīng)是等溫壓縮過(guò)程。因限制只與兩熱源交換熱量，脫離熱源后只能是絕熱過(guò)程。作卡諾循環(huán)的熱機(jī)叫做卡諾熱機(jī)。

　　卡諾進(jìn)一步證明了下述卡諾定理：①在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)的效率都相等 ，與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)，為，其中T1、T2分別是高溫和低溫?zé)嵩吹慕^對(duì)溫度。②在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)的效率不可能大于可逆卡諾熱機(jī)的效率?？赡婧筒豢赡鏌釞C(jī)分別經(jīng)歷可逆和不可逆的循環(huán)過(guò)程。

      卡諾定理闡明了熱機(jī)效率的限制，指出了提高熱機(jī)效率的方向（提高T1，降低T2，減少散熱、漏氣、摩擦等不可逆損耗，使循環(huán)盡量接近卡諾循環(huán)），成為熱機(jī)研究的理論依據(jù)。熱機(jī)效率的限制、實(shí)際熱力學(xué)過(guò)程的不可逆性及其間聯(lián)系的研究，導(dǎo)致熱力學(xué)第二定律的建立。在卡諾定理基礎(chǔ)上建立的與測(cè)溫物質(zhì)及測(cè)溫屬性無(wú)關(guān)的絕對(duì)熱力學(xué)溫標(biāo)，使溫度測(cè)量建立在客觀的基礎(chǔ)之上。此外，應(yīng)用卡諾循環(huán)和卡諾定理，還可以研究表面張力、飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系及可逆電池的電動(dòng)勢(shì)等。還應(yīng)強(qiáng)調(diào)，卡諾這種撇開(kāi)具體裝置和具體工作物質(zhì)的抽象而普遍的理論研究，已經(jīng)貫穿在整個(gè)熱力學(xué)的研究之中。
空氣能熱水器制熱原理采用的是“卡諾原理“的逆向方式。稱為”逆卡諾“原理。

轉(zhuǎn)載于新時(shí)代