空气能热泵低温蒸发器解读

最近好几个客户朋友问我低温热泵蒸发器的选型，交流过程中了解到几个问题或者说认知模糊。接下来，统一给朋友们解释一下。

低温蒸发的工作原理是物料的沸点随着压强的降低而降低。由真空泵将蒸发室抽成真空状态，真空度约为-95%~-100KPa,在此压强下水的沸点为26℃~45℃，溶液通过强制循环泵将物料连续循环雾化至换热器上，物料中水分被蒸发；蒸发器的主要动力部件压缩机通过作用于冷媒，在不同的换热部位通过对冷媒的压力控制同时实现蒸发与冷却，余热随冷媒循环利用，同时低温蒸发与环境温度接近，不存在大温差热交换，将热量损失降到最低，达到节能的目的。

维基百科网友的解释：

● 可能在技术角度来讲，翻译过来我们中文表达就不一样了，也有可能词条查询不够精准。以下是维基百科词条查询结果：

热泵热水器，又被称为“空气能热水器”，就是利用逆朗肯循环，通过介质，把热量从低温物体传递到高温的水里的设备。热泵装置，可以使介质（冷媒）相变，变成比低温热源更低，从而自发吸收低温热源热量；回到压缩机后的介质，又被压缩成高温（比高温的水还高）高压气体，从而自发放热到高温热源；实现从将低温热源“搬运”热量到高温热源。

热泵工作的原理与空调完全一样。避免了传统太阳能产品在阴雨天气、夜晚不能工作的缺陷，外界温度在5-25℃时，其性能系数（供热能力相对输入功率的比例）高达3到5。

一台热泵的主要装置由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀（英语：Thermal expansion valve）组成。工作过程是通过介质不断完成蒸发（吸取环境中的能量）→压缩→冷凝（放出能量）→节流→再蒸发的热力循环过程，将环境中的热量转移到加热对象中。从而使加热对象的温度达到使用范围。由于电不是直接参与加热，故所需的电量不要很多。电能的热利用率可达到300%。

热泵装置一般可分为空气源热泵、水源热泵及地热源热泵。

  经过对比，那我们再详细的了解一下热泵如何工作的？又是如何达到蒸发目标的？它又有哪些弊端？

低温热泵是由什么组成的？又是怎么工作的？

● 热泵主要是由蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀所组成

1. 蒸发器代表的低温低压；

2. 冷凝器代表的高温高压；

3. 压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动流体机械；

4. 膨胀阀的功能节流降压作用。

● 那么热泵到底是怎么工作的呢？

蒸发（吸取环境中的能量）→压缩→冷凝（放出能量）→膨胀→再蒸发。

压缩机从吸气口吸入低温低压的制冷剂气体，通过电机运转带动活塞/(涡旋式）（根据压缩机类型决定工作方式）对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂气体。

我们需要先了解一下蒸发和冷凝的意义。

蒸发在压缩介质来讲，在膨胀之后，膨胀之前介质处于高压高温状态，这是针对介质来讲，而高压高温的介质在废水中被废水吸收热量，所以对于废水来说是加热蒸发的一个过程，而对于热泵来说，它是一个放热冷凝的过程。所以我们在看到热泵的工作过程和蒸发的过程属于一个相对的状态。

热泵蒸发工作对应废水蒸汽冷凝工作；热泵冷凝工作对应废水加热蒸发工作。

所以热泵蒸发是吸取能量的过程，热泵冷凝是放出能量的过程。

现在我们总结一下对低温热泵的了解；通过压缩机的做工，压缩介质从低压低温提升至高压高温，高温高压介质通过冷凝工作放出热量后，高温高压介质因为放出热量成为低温高压介质，低温高压介质通过膨胀工作形成低温低压介质，继而吸收环境中热量并且再次被压缩，依次循环。

在热泵工作的过程中，热泵蒸发与冷凝就形成了吸收能量和放出能量。能量的放出和吸收应用在废水上面就形成了蒸发与冷凝。

● 低温热泵跟热泵又有什么关系？

因为热泵的原理和做工限制，产生热量有限，温度升高和功率和热泵成本成比例。所以热泵一般用于低温蒸发工艺，所需热量能够满足。亦因为热泵的应用成熟，所以造价成本较MVR类型蒸发器成本低。

在极限真空的环境下，待处理废液中的水成分沸点降低，在30-50℃的环境下，进行蒸发，分离沸点偏差物料。

真空度越低，蒸发温度就越低，反之亦然。

● 低温热泵蒸发器的定义

就是在极低真空度环境下，以极低的温度进行物料的沸点偏差分离，以此达到废水的蒸发处理。

低温热泵蒸发器适用范围：乳化液、切削液、含油废水等高有机废水。

工作能耗：约100-220Kwh/Ton(处理量越大能耗越低，如超过5吨可以考虑双效热泵式低温蒸发设计）

根据低温热泵的特性，低温热泵蒸发器一般使用在水量少，高COD环境的废水上面。因为低温蒸发，有机物带出极少；水量少，低温热泵蒸发器投入少。

低温热泵与MVR、能量回收的区别

● 低温热泵蒸发器

通过压缩机的工作原理，来进行能量的吸收与放出，以此来进行废水的蒸发。

低温热泵蒸发器优点是可以在低温环境下蒸发，产水水质好，不容易结垢、不加任何药剂，纯物理分离，浓缩率高（最高可达97%）；在大于5吨以上废水量的可以采用双效蒸发设计降低运营电费（比单效节省40%左右）；维护成一极低、没有二次污染等有利于有机废水的处理。

缺点是相比MVR电费稍高，但长期运营得还是

● MVR蒸发器

通过MVR（机械式蒸汽再压缩技术）的工作原理，对已经通过加热至85℃的废水所产生的85℃蒸汽再次压缩提高温升，将85℃蒸汽压缩至121℃蒸汽，利用高温蒸汽再次对废水进行加热蒸发，并在放热的过程中冷凝出冷凝水。

MVR蒸发器的优点在于蒸汽的二次利用，能耗低，吨处理废水能耗40-50Kwh/Ton。投入成本较高。

MVR缺陷主要有：

蒸发温度高，产水相对热泵低温的产水水质差；

易结垢，要用药剂定时清洗，产生二次污染；

机械式蒸汽压缩机容易坏，维护成本高；

浓缩率比低温热泵低，约85%。

● 能量回收蒸发器

通过余热或蒸汽等能量，来提供废水的蒸发处理。吨处理废水消耗蒸汽1.2m³/Ton（根据多效而不同）。

适用范围水量没有太大限制，废水类型也没有太大限制。投入成本根据废水量大小不同，价位区别较大。

总结

这篇文章只是浅浅的介绍了低温热泵的情况，MVR、能量回收等其他类型蒸发器并没有描述。

只是因为很多朋友对低温蒸发和蒸汽蒸发有着模糊认知。

若是还有疑问，欢迎随时沟通。

江苏泓洸环保科技有限公司

2021年11月25日星期四