浅谈热泵技术的应用和发展

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1、浅谈热泵技术的应用和发展　　(内蒙古科技大学能源与环境学院，内蒙古包头014010) 　　摘要：介绍了热泵的工作原理、它在国内外的应用和发展，以及热泵的分类，并指出空气源、水源、地源热泵的制冷、制热原理及其优缺点和应用范围。 关键词：热泵；工作原理；节能 　　中图分类号：TK523文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)19—0109—04 　　当今社会，环境污染和能源危机已成为威胁人类生存的头等大事，如何解决这一问题，已成为全人类的课题。在这种背景下，以节能和环保为主要特征的绿色建筑及相应的空调系统应运而生，而热泵正是满足这些要

2、求的新型中央空调。建筑的高能耗已经成为严重制约我国能源经济可持续发展战略的瓶颈。“十一五”期间，随着节能减排这一目标的提出，在我国广袤的土地上推行热泵技术具有广泛而深远的意义。 1热泵的工作原理 　　热泵，是一种把处于低温区的热能输送至高温区的机械。“热泵”术语是借鉴水泵一词而来。［1］水泵是消耗一定的机械能，将水从低处泵送到高处的设备；而热泵则是消耗一定的机械能，将低温位热能“泵送”到高温位来供应热量需求的设备。热泵系统的基本能量转换关系如图1。 　　740)this.width=740"border=undefined>

3、 　　热泵有四大优点：第一是节能，有利于能源的综合利用；第二是有利于环境保护；第三是冷热结合，设备利用率高，节省初投资；第四因为它是电驱动，所以调控比较方便。 2热泵技术的应用与发展 2.1综述 　　热泵的历史可以追溯到1912年瑞士的一个专利，而热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史。如美国，截至1985年全国共有14000台地源热泵，而1997年就安装了4500台，到目前为止已安装了400000台，而且每年以10％的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19％，其中有新建筑中占30％［2］。美国热泵工业已经成

4、立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会，该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。美国到2001年达到每年安装40万台热泵，届时降低温室气体排放100万t，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树1百万英亩，年节约能源费用达4.2亿美元，此后，每年节约能源费用再增加1.7亿美元。 　　与美国的热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管的地源热泵,用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，在家用的供热装置中，地源热泵所占比例，瑞士

5、为96％，奥地利为38％，丹麦为27％。 　　日本的热泵空调器于上世纪70年代进入市场，经过30多年的发展，日本热泵市场已经比较成熟。根据日本制冷空调工业协会的统计，日本每年生产的700万台柜式空调机中98.5％为热泵型空调机，应用非常广泛。［3］日本的热泵主要为空气源热泵，目前的研究热点是将热泵系统推广应用到寒冷地区，并保证高性能。 2.2我国热泵技术的发展 　　热泵在我国起步较早。上世纪50年代，天津大学的一些学者已开始从事热泵的研究工作。［4］60年代开始在我国暖通空调中应用热泵。在随后的几年内，大量的热泵产品研制开发并上市。例如，

6、从1963年起原华东建筑设计院与上海冷气机厂就开始研制热泵式空调器；1965年上海冰箱厂研制成我国第一台制热量为3720kW的CKT-3A热泵型窗式空调器。1965年天津大学与天津冷气机厂研制成国内第一台水冷式热泵空调机。1966年又与铁道部四方车辆研究所共同合作进行干线客车的空气——空气式热泵试验。1966年原**建筑工程学院与**空调机厂研制成功LHR-20恒温恒湿热泵式空调机，首次提出冷凝废热用作恒温恒湿空调机的二次加热的新流程。但是，由于我国能源价格的特殊性，以及其他因素的影响，热泵空调在我国的应用与发展始终很缓慢，直至70年代末期，才又为热泵空

7、调的发展与应用提供了机遇。80年代至90年代末，在我国暖通空调领域掀起一股热泵热，各种热泵空调的学术交流活动十分活跃，积极开展了许多热泵空调技术的研究工作。 　　清华大学、天津大学分别与有关企业结成产学研联合体，开发出中国品牌的地源热泵系统，已建成数个示范工程，越来越多的中国用户开始熟悉热泵，并对其应用产生了浓厚的兴趣，可以预计中国的热泵市场前景广阔。 　　目前，我国利用较多的水源热泵，就是以地下水作为冷热“源体”，在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物供暖；在夏季热泵将吸收到的热量向其排放，实现对建筑物供冷。在我国已经有了一些工程应用实例，［5］

8、如XX嘉和丽园住宅公寓楼闭式地下水源热泵空调系统，自2001年7月正式运行，运