空气源热泵关键技术及其应用.doc

空气源热泵技术及其应用建筑工程学院 建筑环境与能源应用工程B132班 游诚目录摘要 -2核心词 -2前言 -31. 空气源热泵简介 -41) 概念 -4 2) 特点 -43) 发展历史 -54) 长处 -65) 工作原理 -62. 空气源热泵应用 -91) 空气源热泵在国内应用 -92) 空气源热泵技术性分析 -93) 空气源热泵经济性分析 -104) 空气源热泵能量运用分析 -105) 空气源热泵与能源价格关系 -10参照文献 -11摘要热泵技术是近年来在全世界倍受关注新能源技术。人们所熟悉“泵”是一种可以提高位能机械设备，例如水泵重要是将水从低位抽到高位。而“热泵”是一种能从自然界空气、水或土壤中获取低位热能，通过电能做功，提供可被人们所用高位热能装置。空气源热泵，作为热泵技术一种，有“大自然能量搬运工”美誉，有着使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干净等多重优势。本文便是对空气源热泵发展历史，技术特点以及实际应用进行简介。AbstractThe heat pump is a new energy technology which paid high attention by all over the world. pump is an equipment which can raise potential energy as people known，such as water pump can take water from low position to high position . heat pump is an equipment which can take low heat energy from air ，water，or soil in nature ,by electricity works，provides high heat which can be used by people .Air source heat pump ，as one kind of heat pumps，has a good fame as the transporter of nature energy，has advantages of low cost，easy to use，efficient in heating ,safety，clean，and so on . And this text introduce the air source heat pumps history，features ，and applications.核心词空气源热泵； 技术； 应用Key wordsAir source heat pump ； Technology ； Application前言空气源热泵历史以压缩式最悠久。它可追溯到18世纪初叶，可以说1824年卡诺循环刊登即奠定了热泵研究基本。热泵发展受制于能源价格与技术条件，因此其历史较为曲折，有高潮有低潮，但热泵发展前景必定是光明。当前热泵研究方向是向高温高效发展，即开发高温热泵并最大限度提高COP（性能系数CoefficientofPerformance）值，同步积极发展吸取和化学热泵等。空气源热泵热水机组制造、推广和使用在国内只是近来事，但由于 其 相 对 传 统 其 相 对 传 统 制 取 热 水 设 备 高 效 节 能、环 保、安 全、智 能 化 控 制、不 占 用 永久性建筑空间等长处而引起了市场日益广泛关注。热泵热水机组以清洁再生原料（空气电）为能源，既不使用也不产生对人体有害气体，同步也减少了温室效应和大气污染。当前，在国内电力资源短缺前提下，采用热泵热水机组制取热水，既能以最小电力投入获得最大供热效益。将热泵热水机组放在建筑物顶层或室外平台即可工作，省却了专用锅炉房。在设备构造上真正实现了水、电分离，保证了顾客安全。1. 空气源热泵简介1.1概念空气能(源)热泵是由电动机驱动，运用蒸汽压缩制冷循环工作原理，以环境空气为冷（热）源制取冷（热）风或者冷（热）水设备，重要零部件涉及热侧换设备、热源侧换热设备及压缩机等。空气能(源)热泵运用空气中热量作为低温热源，经 过老式空调器中冷凝器或蒸发器进行热互换，然后通过循环系统，提取或释放热能，运用机组循环系统将能量转移到建筑物内，满足顾客对生活热水、地暖或空调等需求。1.2 特点1.用途广泛、四季无忧空气能(源)热泵既能在冬季制热，又能在夏季制冷，能满足冬夏两种季节需求，而其她采暖设备往往只能冬季制热，夏季制冷时还需要加装空调设备。2.安全运营、保护环保空气能(源)热泵采用热泵加热形式，水、电完全分离，无需燃煤或天然气，因而可以实现一年四季全天24小时安全运营，不会对环境导致污染。3.使用灵活、没有限制相比太阳能、燃气、水地能(源)热泵等形式，空气能(源)热泵不受夜晚、阴天、下雨及下雪等恶劣天气影响，也不受地质、燃气供应限制。4.节能科技、省电省心空气能(源)热泵使用1份电能，同步从室外空气中获取2份以上免费空气能(源)，能生产3份以上热能，高效环保，相比电采暖每月节约75%电费，为顾客省下如此可观电费，不久就能收回机器成本。5.除了灵活、节能、省电等各种优势之外，空气能(源)热泵也存在一定限制因素，例如：环境适应性问题。空气能(源)热泵能量来源是空气中热能，但面对极寒冷气候，特别在 国北方，空气中热能少，所能转换热能也就有限。普通空气能(源)热泵工作效能在-10或更低极低温环境中会大打折扣，影响机组整体运作，无法保证采暖或热水供应。因而，为了攻克普通空气能(源)热泵冬季供暖受气候条件制约技术难题，具备强效制热效果技术应运而生，如：艾默生谷轮EVI涡 旋强热技术。1.3发展历史热泵理论来源于1824年卡诺刊登关于卡诺循环论文，通过三十年后，在1850年初开尔文提出冷冻装置可以用于加热，之后许多科学家及工程师对热泵进行了 长达80年大量研究。空气源热泵技术是在1924年创造，但并未被人们充分结识和应用，直到二十世纪六十年代，世界能源危机爆发，热泵以其回收低温废 热，节约能源特点，通过改进而登上历史舞台受到人们青睐。在欧美大多数发达国家，如澳大利亚、英国、法国、德国、北欧南欧等国家，热泵产品已经进入了大多数家庭。在美国，热泵产量从1971年 8.2万套/年增至1976年30万套/年，1977年再次增长为50万套/年，而此时，日本日后居上，年产量超过50万套。据1998年美国调查数 据显示，美国约有30%热水供应设备采用空气能热水机组，到从开始美国每年安装40万台空气能热水器，并保持每年10%速度递增。在国内，空气能热水器于先后进入，一方面登陆广东。由于它超级节能和全天候特点，在60如下热水市场中，迅速普及到酒店、校园、工厂、体育馆等企事业单位设施中。其实，热泵研究在国内起步比较早，50年代，天津大学学者开始研究热泵，60年代开始在国内应用暖通空调中，70年代末期，热泵空调发展和应用机遇来临，80年代初至90年代末国内暖通空调浮现热泵热。1.4长处节能 热泵从室外空气中获取热量，仅消耗少量电能，可把消耗电能转化成3倍以上热能实现供热。环保 热泵热水机组在运营时无任何排放及污染，绿色环保，符合环保规定。安全 消除了普通热水机组系统中易燃、易爆、触电、煤气中毒等安全隐患。可靠 产品运营性能稳定，使用寿命长，维护费用低。简朴 可安装在屋顶、阳台、庭院、地下室等位置，无需专用机房，不占用永久性居住面积。构造独特 换热器独特设计，构造紧凑美观，气流组织分布均匀，效率高，换热充分。智能控制 根据模糊控制原理，动态检测顾客负荷，迅速达到设定温度后，保持负荷动态匹配，平稳运营。智能柔性除霜，可以依照不同地区气候条件设定除霜参数和控制方案，使除霜更彻底、更灵活、更节能。模块化设计 可依照顾客实际需要灵活添加。全天候运营 一年四季全天候运营，不受夜晚、阴天、雨雪等恶劣天气影响。健康舒服 提供舒服热水，稳定适当温度，保证人体舒服度。经济节资 机组制热效率高，节约投资运营费用。1.5工作原理热泵技术是基于逆卡诺循环原理实现。通俗说，犹如在自然界中水总是由高处流向低处同样，热量也总是从高温传向低温。但人们可以用水泵把水从低处提高到高处，从而实现水由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温热源传递到高温热源，因此热泵实质上是一种热量提高装置。热泵作用就是从周边环境中吸取热量（这些被吸取热量可以是地热、太阳能、空气能量），并把它传递给被加热对象（温度较高媒质）。热泵热水装置，重要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大部件构成，通过让工质不断完毕蒸发（吸取环境中热量）压缩冷凝（放出热量）节流再蒸发热力循环过程，从而将环境里热量转移到水中。热泵热水机组工作时，蒸发器吸取环境热能，压缩机吸入常温低压介质气体，通过压缩机压缩成为高温高压气体并输送进入冷凝器，高温高压气体在冷凝器中释放热量来制取热水，并冷凝成低温高压液体。后经膨胀阀节流变成低温低压液体进入蒸发器内进行蒸发，低温低压液体在蒸发器中从外界环境吸取热量后蒸发，变成低温低压气体。蒸发产气愤体再次被吸入压缩机，开始又一轮同样工作过程。这样循环过程持续不断，周而复始，从而达到不断制热目。热泵原理示意图如下：热泵在工作时，把环境介质中贮存能量QA通过蒸发器进行吸取；热泵自身做功消耗能量，有某些转化为热能QB；热泵循环工质在冷凝器中释放热量QC等于QA+QB，由此可以看出，热泵输出能量为机组做功产生热能QB和热泵在环境中吸取热量QA；因而，采用热泵技术可以节约大量电能。热泵节能原理如下图所示举例：TFS-SKR760（S）机组，热泵系统输入功率6.88 kW，周边环境温度20，输出制热功率却达到31kW，这意味着热泵工作时从周边环境吸取了大量免费热能。在此过程中，系统仅仅只消耗了6.88 kW电能，却能等同于输入功率为31kW/0.95=32.63 kW老式电热水器完毕工作，系统能效系数COP高达 450% 。（COP = 制热量/输入功率）热泵热水机组是运用热泵技术原理，在热泵系统工作循环中，将免费能源空气热能搬运到水中，从而达到加热冷水生产热水目一种高效、环保、节能型热泵产品。它最高热效率可达590%，年平均热效率可达360%。在制取低温（60摄氏度如下）热能方面，以消耗电能或燃料化学能这种老式方式已经开始逐渐让位给热泵制热方式，由于在这一领域，热泵系统制热效率可以容易超过老式方式数倍以上；因而，制60热水费用不大于太阳能辅助电加热系统；比电热锅炉节电80%；比燃油锅炉节约耗能费用50%；制热水量可以依照需求自动调节。适应温度范畴在-1050地区。热泵热水机组合用于宾馆酒店、饭店、度假村、泳池、桑拿浴场、公寓、工厂、大专院校、医院、疗养院等需要热水单位使用，特别在燃油越来越紧张今天，更体现了热泵优越性。2. 空气源热泵应用2.1 空气源热泵在国内应用 欧洲第一台热泵机组是在1938年间制造。它以河水低温热源，向市政厅供热，输出热水温度可达60oC。在冬季采用热泵作为采暖需要，在夏季也能用来制冷。1973年能源危机推动，使热泵发展形成了一种高潮。当前，欧洲热泵理论与技术均已高度发达，这种“一举两得”并且环保设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。 80年来，国内热泵在各种场合应用研究有了许多发展。针对国内地热资源较丰富状况，若把一次直接运用后或通过降温地下热水作为热泵低位热源使用，就可增大使用地下水温度差，并提高地热运用率，这在京津地区早已有过应用实践。而这种设备同步对于国内能源使用效率不高、分派不均匀现状也提出了一种有效解决办法。 2.2空气源热泵技术性分析1.空气源热泵机组可以达到一机两用效果，即冬季运用热泵采暖，夏季进行制冷。既节约了制冷机组费用，有节约了锅炉房占地面积，同步达到了环保。 2如业主已有地热井，则可运用空气源热泵装置进行梯级转换，能大大便于热资源充分有效地运用。 3用于生活采暖和生活水加热等需要能源消耗，如果依托直接电热会导致能源再挥霍，是不可取，采用热泵供热和加温才干更有效运用电能。 4使用空气源热泵技术供热采暖对大气及环境无任何污染，并且高效节能，属于绿色环保技术和装置，符合当前国内能源、环保基本政策，对顾客自身也无形中起到自我宣传作用。 2.3 空气源热泵经济性分析空气源热泵经济性是由多方面来拟定，它与锅炉房供热相比，显然具备如下特点： 1运营附加费较小，这是由于： （1）热泵装置不需要燃料输送费用和保管费、排渣运送费等； （2）检修周期较长，因锅炉设备与高温烟气接触，构件极易受损；而热泵系统只有两个部件运动，磨损少，平时无需任何检修。 （3）管理人员与劳动强度均可减少，节约工资开支。 2运营直接费用（电费）普通比燃煤锅炉大，这是热泵重要开支。 3热泵初投资费用常不不大于锅炉房设备（指单纯为冬季供热而设）。相似容量制热设备比锅炉设备为贵。此外，初投资与装置规模，机房土建规模投资亦关于。 2.4 空气源热泵能量运用分析地下水差温蓄能量大，属于低位热源，通过热泵转换即可成为生活和生产过程有用热量。而热泵拥有不不大于1（1：3.25.4以上）能效，对能量运用远远优于其她方式采暖方式。 2.5 空气源热泵与能源价格关系空气源热泵供热比锅炉供热是先进，将热泵与煤、燃气、油等各种方式采暖时，以加热为10000kcal热量所需费用做一种综合比较，咱们可以得出： 1用空气源热泵机组：设热泵COP（指其制热量与所消耗电能比值，即机组性能系数）值为4，则耗电量为2.91kW，若电费平均价格为0.5元/kWh（北京地区），则电费为：2.91x0.5元=1.75元 2用煤：煤大概可以产生70%热量，则所需燃料为2.13kg。若煤价为0.35元/kg，则费用为：2.13x0.35元=0.75元 3.用燃气：燃气大概可以产生75%热量，则所需燃气量为3.81m3。若燃气价格为0.8元/m3，则费用为：3.81x0.8元=3.05元 4用燃油：燃油大概可以产生80%热量，所需油量为1.16kg。若油价为2.4元/kg，则费用为：1.16x2.4元=2.78元 由此可见，用煤取暖是最便宜，而用燃气最贵。运用空气源热泵动力费用与电价由直接关系，与其她加热方式相比还要视其她燃料价格而定。 参照文献1 刘志强. 空气源热泵机组动态特性及性能改进研究. 长沙：湖南大学，2 陈东，谢继红. 热泵技术及其应用. 北京： 化学工业出版社，3 蒋能照，刘道平. 空调用热泵技术及应用. 北京： 机械工业出版社，19974 马最良，杨自强，马光昱. 国内热泵空调发展回顾与展望. 暖通空调新技术， 北京： 中华人民共和国建筑工业出版社，