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主题:空调制热的效率 -- 大问号

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    • 家园 能量是有品位之分的

      高品位的能量形式有电能、机械功、化学能,低品位的能量形式就是热能。通常在热机中,化学能转化成少量高品位的机械功,和大量低品位的热能。机械功可以发电,而这个热能存在于所有有温度的物质中,只要这个温度大于绝对零度。

      空调制热采用的是热泵技术,热泵一词源于水泵,水泵可以提升水的高度,而热泵可以提升的是温度。水泵提升高度要消耗机械功,热泵提升温度也要消耗电能。提升的物体温度,比如水温气温,乘以这个物体的比热,就是有效的制热量,这个量除以消耗的电能就是效率了。冬季空调对流方式制热需要45度热源,换热给空气,通常消耗1千瓦电能,对外机制冷,可以将室外机组的换热器降低到气温以下,以吸取空气热量2kW,如此输入空调的能量是1千瓦电能,和2千瓦热能,加起来就可以在室内输出3kW的热量了。这个过程,制冷效率是2.0,制热效率是3.0。

      室外机组从空气中吸热,有个空气湿度的问题,气温低到5度以下,要想吸热外机就要低到零度以下了,此时空气中的水分会在室外机换热器上结冰,影响换热继续,需要停止室内侧的制热运行,对室外制热化霜。频繁化霜降低了设备的工作效率。当然干燥寒冷的地区,结霜就不那么频繁,热泵在冬天照样用,湿度高的地方,如上海之类的,就不行了。

      地源热泵可以解决这个问题,地下百米的地方,四季如春,吸热放热都可稳定工作,且温差大,效率高。现在空气热源的热泵,制热效率2-3,地源可以到5以上。

    • 家园 好多物理概念都严重混淆了

      任何一个物理学的结论都有严格的适用范围或者边界条件。

      因为热机的效率不能超过1

      这句话里哦“热机”有着严格的物理学定义,结论(热能转化为其他形式能量的)效率<1有着不太宽广的适用范围。其实和你讨论的空调(制热)效率完全不是一回事。你偷懒把这句话作为讨论的前提,那么长久的感到困扰就很自然了。

      假设温度为T1的环境中,有温度为T2的绝热系统。假设在系统间存在一个效率为1的热机

      同样,在这两句话也是自相矛盾的。除非T1恒定为绝对零度,否则就不可能存在效率为1的热机。换句话说热机的效率是个动态的东西,是受到环境影响的东西。

      再补充一句:千万不要拿机械能里的势能(势能动能转化)去类比“热势能”。可以说,这种类比是很多有关热能/热机误解的根源。失之毫厘,谬之千里。不过话说回来,如果理解了势能和“热势能”的异同,上面也就都不是问题了。

    • 家园 空调制热效率肯定是超过电油汀的

      不过空调效率受冷热两侧温度影响比较大

      制热时

      热源侧也就是室外侧温度越低

      效率越差

      排热侧也即是室内侧温度越高

      效率越差

      对于家用机

      如果是在华北地区

      是达不到所谓的1kw能量收获3kw热量

      综合下来能达到2就不错了

      某次会议上

      dakin的人做的报告

      在日本北海道供暖季运行下来

      他们的设备这个数据大概在2

      冬季能用空调来制热采暖

      相信气候特征也不会像我国东北地区的气候

      应该接近华北地区

      和国内的厂家的数据比起来

      我还是更相信他们的数据

      • 家园 所以现在有条件的地方上地源热泵

        可空气相比,地下水或者地下土壤的热容要大太多了。

        制冷也可以实现效率大于1了。

        • 家园 空气源热泵也大于1

          正常工作的制冷设备

          用在空调工况的设备

          小于1的才出奇

          地源水源热泵的效率提高

          和周围介质热容大小不正相关

          毕竟用空气传热的

          空气是始终流动的

          可以保证经过换热表面积的始终是环境温度

          介质热容再大但不流动

          传热速度如果跟不上

          那最终也会造成介质温度上升

          造成效率的下降甚至不能运行

          实际案例也有不少由于温度上升无法正常运行的

          效率的提高

          在于制热工况的热源侧温度低

          制冷工况的排热侧温度高

          才提高的效率

          • 家园 是不是说反了

            提高效率,要热源侧温度高,排热侧温度低吧。

          • 家园 丢人丢大了

            关于热泵制热效率的事,前面还说概念不能混淆,到了这里自己先犯错误了。

            相比空气源热泵,地源热泵效率的提高个人认为主要来自两方面。

            1.空气流动而达到充分的热交换是个很理想的假设,现实里很难做到。特别是空调外机制热时需要除霜,这一点杰瑞的回复很充分了。当然对于地缘热泵,如何达到近乎理想的热传导工况也是需要充分考虑的。有的直接用地下水,有的要打几百米的管子和土壤进行充分换热。但感觉总体而言,散热条件应该比空气要好。

            2.地下的温度相对恒定。不像气温,想制冷的时候环境气温很高,想制热的时候气温又很低。

            • 家园 d

              不知道民用空调和热泵工况

              哪个效率是低于1的

              制冷也可以实现效率大于1了

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