热泵空调技术及其应用.pdf

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1、、GM城建／水I业通用机械I(；illin(m’Construction＆tt'aterIndustry热泵空调技术及其应用河北工会大厦物业都(石家庄050055)张勇石家庄杂质泵研究所(河北050035)何希杰【摘要】概述了热泵的概念、发展历史以及热泵的分类，重点介绍了热泵技术应用实例，其中包括空气源热泵，水源热泵、土壤源热泵和燃气热泵等应用实例。【关键词l热泵发展分类应用一．前言节能环保，降耗减排是各行各业面临的重要课题，也是经济发展对广大科技人员提出的殷切希望和要求。随着我国国民经济发展和人民生活水平的不断提高，建筑业的迅速发展和家用电器的大量使用，不仅使能耗进一步增大，并且引起新

2、的环境保护问题。依据科学技术，将提高能源利用率，改善现有能源结构与全球可持续发展以及当代和后代保护全球气候等重大问题联系起来，是可持续发展理论最重要的内容之一。在这一理论的直接影响下，加强研究并注重利用推广可以利用低品位能量的热泵技术已成为空调技术中最重要的任务之一。热泵是通过逆向热力循环即制冷循环使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。热泵术语是借鉴“水泵”一词得来的。在自然界中，水从高处自流到低处，水泵可将水从低处输送到高处进行利用。同理，热量可自发从高温热源传向低温热源，而热泵可将低温热源的热量“泵送”(交换传递)到高温热源加以利用，热泵实质上是一种热提升装置。最新国际制冷词典

3、中给出的定义是：热泵是应用冷凝器排出的热量供热的制冷78黑怒焉。伸期系统。在GB500155--1992暖通空调术语标准中给热泵定义：能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机。热泵和制冷机的工作原理和过程是完全相同的，热泵和制冷机在名称上的差别仅仅是反映了在应用目的上的不同：如果以得到高温的热量为主要目的则称为热泵，反之就称为制冷机。对同一环境温度来说，热泵的工作温度区间就明显高于制冷机的工作温度区间。下面就热泵技术发展历程、分类及应用实例分别加以介绍。=．热泵技术的发展历史1．国外部分热泵技术发展，可以分为探索阶段、诞生阶段、应用阶段、推广阶段和提高阶段。下面简要回顾热泵技术发展的这几个阶

4、段。(1)探索阶段1852年，英国物理学汤姆森(热泵技术探索阶段主要代表者之一)首先提出了关于热泵的设想，当时称为热量放大器。在该装置中，室外空气在蒸汽机驱动下进入吸入气缸，经膨胀降温后被排到置于室外作为换热器用的储气筒中，在储气筒中吸收外界热量并升温，然后进入排出气缸被压缩至大气压力，此时空气的温度已高于环境温度，最后将高温空气送入需供暖的建筑物内。(2)诞生阶段19r2年，瑞士苏黎世成功地安装了一套以河水作为低位热源的热泵设备，用于供暖，这就是早期的水源热泵系统，也是世界上第一个水源热泵系统。1930年英国霍尔丹报道了1927年苏格兰安装了一台可进行试验的家用热泵，用氨作工质，外界空

5、气为热源，用于采暖及水加热，从运行的制冷装置测得不同输出温度下热泵的性能系数(COP)为逆向卡诺机理论效率的1／3～1／2。当时霍尔丹已认识到可通过简单的切换用制冷循环来实现冬季供暖、夏季制冷的可能性，他还研究了利用废水热量和廉价电力、带废热回用的柴油机及在低位热源端制冰等问题。(3)实用阶段1931年，美国南加利福尼亚安迪生公司的洛杉矶办公楼将制冷设备用于供热，供热量达105kW，制热系数达2．5，这是大容量热泵的早期应用。1938—1939年在苏黎世投入一台热泵装置运行，城建／水I泣通用机械伽、GMinCitvConstruction&ttaterlndusto。I这是当时欧洲第一台

6、功率较大的热泵装置，以河水作为低温热源，工质为R12，采用离心式压缩机。这台装置用于向市政厅供热，出力为175kW，制热系数为2，输出水温为60"C，并装有蓄热系统，在高峰负荷期间采用电加热作为辅助加热。此热泵装置在夏季也进行制冷运行。第二次世界大战，影响了空调用热泵的发展，由于战时能源的短缺促进了大型供热和工艺用热泵的发展。在对木材及其他生物制品干燥过程中，在物料的浓缩工艺中，在精馏装置中应用热泵，效果很好。热泵用于战事设备，如美国制造生产10000台蒸馏热泵为上百万人提供饮用水。(4)推广阶段到1943年大型热泵的数量已相当可观，20世纪40年代，美国对热泵有进一步认识。1948年小

7、型热泵的开发工作有很大的进展，家用热泵和工业建筑用热泵大批投入市场。20世纪50年代，英国生产了许多小型民用热泵。1950年美英两国开始对使用地下盘管吸收地热作为热源的家用热泵的研究工作。截至1950年，已有20个厂家及10余所大学和研究单位从事热泵的研究，当时拥有的600台热泵中，约有50％用于房屋供暖，45％为商用建筑空调，仅有5％用于工业。通用电气公司生产的空气为热源、制热与制冷可自动切换的机组，使空调用热泵作为一种全年运行空