什么是低溫熱泵？

  近好幾個客戶朋友問我低溫熱泵蒸發器的選型，交流過程中了解到幾個問題或者說認知模糊。接下來，統一給朋友們解釋一下。

  首先我們看看知乎網友和維基百科網友是怎么定義低溫熱泵的；

  知乎網友的解釋：

  ● 低溫蒸發的工作原理是物料的沸點隨著壓強的降低而降低。由真空泵將蒸發室抽成真空狀態，真空度約為-95%~-97%,在此壓強下水的沸點為35℃~40℃，溶液通過強制循環泵將物料連續循環霧化至換熱器上，物料中水分被蒸發；蒸發器的主要動力部件壓縮機通過作用于冷媒，在不同的換熱部位通過對冷媒的壓力控制同時實現蒸發與冷卻，余熱隨冷媒循環利用，同時低溫蒸發與環境溫度接近，不存在大溫差熱交換，將熱量損失降到，達到節能的目的。

  維基百科網友的解釋：

  ● 可能在技術角度來講，翻譯過來我們中文表達就不一樣了，也有可能詞條查詢不夠精準。以下是維基百科詞條查詢結果：

  熱泵熱水器，又被稱為“空氣能熱水器”，就是利用逆朗肯循環，通過介質，把熱量從低溫物體傳遞到高溫的水里的設備。熱泵裝置，可以使介質（冷媒）相變，變成比低溫熱源更低，從而自發吸收低溫熱源熱量；回到壓縮機后的介質，又被壓縮成高溫（比高溫的水還高）高壓氣體，從而自發放熱到高溫熱源；實現從將低溫熱源“搬運”熱量到高溫熱源。

  熱泵工作的原理與空調完全一樣。避免了傳統太陽能產品在陰雨天氣、夜晚不能工作的缺陷，外界溫度在5-25℃時，其性能系數（供熱能力相對輸入功率的比例）高達3到5。

  一臺熱泵的主要裝置由蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥（英語：Thermal expansion valve）組成。工作過程是通過介質不斷完成蒸發（吸取環境中的能量）→壓縮→冷凝（放出能量）→節流→再蒸發的熱力循環過程，將環境中的熱量轉移到加熱對象中。從而使加熱對象的溫度達到使用范圍。由于電不是直接參與加熱，故所需的電量不要很多。電能的熱利用率可達到300%。

  熱泵裝置一般可分為空氣源熱泵、水源熱泵及地熱源熱泵。

  經過對比，那我們再詳細的了解一下熱泵如何工作的？又是如何達到蒸發目標的？它又有哪些弊端？

  低溫熱泵是由什么組成的？又是怎么工作的？

  ● 熱泵主要是由蒸發器、冷凝器、壓縮機、膨脹閥所組成

  1. 蒸發器代表的低溫低壓；

  2. 冷凝器代表的高溫高壓；

  3. 壓縮機是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動流體機械；

  4. 膨脹閥的功能節流降壓作用。

  ● 那么熱泵到底是怎么工作的呢？

  蒸發（吸取環境中的能量）→壓縮→冷凝（放出能量）→膨脹→再蒸發。

  壓縮機從吸氣口吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機運轉帶動活塞（根據壓縮機類型決定工作方式）對其進行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體。

  我們需要先了解一下蒸發和冷凝的意義。

  蒸發在壓縮介質來講，在膨脹之后，膨脹之前介質處于高壓高溫狀態，這是針對介質來講，而高壓高溫的介質在廢水中被廢水吸收熱量，所以對于廢水來說是加熱蒸發的一個過程，而對于熱泵來說，它是一個放熱冷凝的過程。所以我們在看到熱泵的工作過程和蒸發的過程屬于一個相對的狀態。

  熱泵蒸發工作對應廢水蒸汽冷凝工作；熱泵冷凝工作對應廢水加熱蒸發工作。

  所以熱泵蒸發是吸取能量的過程，熱泵冷凝是放出能量的過程。

  現在我們總結一下對低溫熱泵的了解；通過壓縮機的做工，壓縮介質從低壓低溫提升至高壓高溫，高溫高壓介質通過冷凝工作放出熱量后，高溫高壓介質因為放出熱量成為低溫高壓介質，低溫高壓介質通過膨脹工作形成低溫低壓介質，繼而吸收環境中熱量并且再次被壓縮，依次循環。

  在熱泵工作的過程中，熱泵蒸發與冷凝就形成了吸收能量和放出能量。能量的放出和吸收應用在廢水上面就形成了蒸發與冷凝。

  ● 低溫熱泵跟熱泵又有什么關系？

  因為熱泵的原理和做工限制，產生熱量有限，溫度升高和功率和熱泵成本成比例。所以熱泵一般用于低溫蒸發工藝，所需熱量能夠滿足。亦因為熱泵的應用成熟，所以造價成本較MVR類型蒸發器成本低。

  在極限真空的環境下，待處理廢液中的水成分沸點降低，在30-50℃的環境下，進行蒸發，分離沸點偏差物料。

  真空度越低，蒸發溫度就越低，反之亦然。

  ● 低溫熱泵蒸發器的定義

  就是在極低真空度環境下，以極低的溫度進行物料的沸點偏差分離，以此達到廢水的蒸發處理。

  低溫熱泵蒸發器適用范圍：乳化液、切削液、含油廢水等高有機廢水。

  工作能耗：約200-270Kwh/Ton

  根據低溫熱泵的特性，低溫熱泵蒸發器一般使用在水量少，高COD環境的廢水上面。因為低溫蒸發，有機物帶出極少；水量少，低溫熱泵蒸發器投入少。

  當廢水量超過2T/d的時候，不建議低溫熱泵蒸發器。

  低溫熱泵與MVR、能量回收的區別

  ● 低溫熱泵蒸發器

  通過壓縮機的工作原理，來進行能量的吸收與放出，以此來進行廢水的蒸發。

  低溫熱泵蒸發器優點是可以在低溫環境下蒸發，有利于有機廢水的處理。但是由于能耗較高，噸處理廢水能耗200-270Kwh/Ton，故適用于量少或者富含有機廢水的處理。

  ● MVR蒸發器

  通過MVR（機械式蒸汽再壓縮技術）的工作原理，對已經通過加熱至85℃的廢水所產生的85℃蒸汽再次壓縮提高溫升，將85℃蒸汽壓縮至121℃蒸汽，利用高溫蒸汽再次對廢水進行加熱蒸發，并在放熱的過程中冷凝出冷凝水。

  MVR蒸發器的優點在于蒸汽的二次利用，能耗低，噸處理廢水能耗40-50Kwh/Ton。投入成本較高，適用于8T/d以上的水量蒸發。

  ● 能量回收蒸發器

  通過余熱或蒸汽等能量，來提供廢水的蒸發處理。噸處理廢水消耗蒸汽1.2m3/Ton（根據多效而不同）。

  適用范圍水量沒有太大限制，廢水類型也沒有太大限制。投入成本根據廢水量大小不同，價位區別較大。

  總結

  這篇文章只是淺淺的介紹了低溫熱泵的情況，MVR、能量回收等其他類型蒸發器并沒有描述。

  只是因為很多朋友對低溫蒸發和蒸汽蒸發有著模糊認知。

  若是還有疑問，歡迎隨時溝通。

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