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目錄 前言 熱泵技術(shù)發(fā)展史 熱泵的種類 空氣源熱泵 水源熱泵 土壤源熱泵 結(jié)束語 前言 熱泵是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱，經(jīng)過電力做功，輸出能用的高品位熱的設(shè)備。它是一種節(jié)能清潔的采暖空調(diào)一體化設(shè)備，按照取熱來源不同一般分為空氣源、水源和土壤源熱泵三種。 作為自然現(xiàn)象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫流向低溫。但人們可以創(chuàng)造機器，如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱量從低溫區(qū)抽吸到高溫區(qū)。所以熱泵實質(zhì)上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是從周圍環(huán)境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對象（溫度較高的物體），其工作原理與制冷機相同，都是按照逆卡諾循環(huán)工作的。同時熱泵不是把電能轉(zhuǎn)變成熱能，少量電能只是用于提升熱的品位，所以熱泵不是永動機。    前言 熱泵在工作時，它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，通過制冷劑循環(huán)系統(tǒng)提高溫度進(jìn)行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為輸出功中一小部分，因此，采用熱泵技術(shù)可以節(jié)約大量高品位能源。 熱泵技術(shù)發(fā)展史 熱泵的理論起源于十九世紀(jì)早期卡諾的著作，他在1824年發(fā)表關(guān)于卡諾循環(huán)的論文，這個理論經(jīng)過30年后，在1850年初開爾文（L.Kelvin）提出：冷凍裝置可以用于加熱，之后許多科學(xué)家和工程師對熱泵進(jìn)行了大量研究，這種研究持續(xù)了80年之久。1912年瑞士的蘇黎世已成功安裝一套以河水作為低位熱源的熱泵設(shè)備用于供暖，并以此申報專利，這就是早期的水源熱泵系統(tǒng)，也是世界上第一套熱泵系統(tǒng)。　　上世紀(jì)30年代，隨著氟利昂制冷機的發(fā)展，熱泵有了較快的發(fā)展。特別是二戰(zhàn)以后，工業(yè)經(jīng)濟(jì)的長足發(fā)展帶來的對供熱的大量需求及相對能源短缺，促進(jìn)了大型供熱及工業(yè)用熱泵的發(fā)展。熱泵工業(yè)在20世紀(jì)40年代到50年代早期得到迅速發(fā)展，到1943年大型熱泵的數(shù)量已相當(dāng)可觀。 熱泵技術(shù)發(fā)展史 1948年小型熱泵的開發(fā)工作有了很大的進(jìn)展，家用熱泵和工業(yè)建筑用的熱泵大批投放市場。 由于熱泵可以把制冷與采暖合用一套裝置，而熱泵若在電力充足而電能價格又便宜的地區(qū)使用時，其運行費用甚低。因此，用戶對熱泵產(chǎn)生興趣，使熱泵進(jìn)入早期發(fā)展階段。 20 世紀(jì)70年代初期，由于“能源危機”的出現(xiàn)，熱泵又以其回收低溫廢熱，節(jié)約能源的特點，在產(chǎn)品經(jīng)改進(jìn)后，重新登上歷史舞臺，受到了人們的青睞。例如美國，熱泵的產(chǎn)量從 1971年的8.2萬套/年猛增至1976年的30萬套/年， 1977年再次躍升為50萬套/年，而此時日本后來居上，年產(chǎn)量已超過50萬套。但熱泵在世界范圍內(nèi)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用是最近20年的事，如美國，截止1985年全國共有14，000臺地源熱泵，而1997年就安裝了45，000臺，到目前為止已安裝了400，000臺，而且每年以10％的速度穩(wěn)步增長。    熱泵技術(shù)發(fā)展史 　 在歐美發(fā)達(dá)國家，如澳大利亞、英國、法國、德國、北歐和南歐的一些國家，熱泵產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入了大多數(shù)家庭。 我國的熱泵事業(yè)近幾年已開始起步，而且發(fā)展勢頭看好。目前，我國利用較多的是水源熱泵，而用空氣源熱泵制取生活用熱水在國內(nèi)近兩年剛剛起步。從2001年春天開始，澳大利亞康特姆公司在中國已建成數(shù)十個地源和空氣源熱泵示范工程，收到了很好的效果。 熱泵的種類 根據(jù)熱源和冷源的不同，熱泵大致可以分為三種，分別為：空氣源熱泵、水源熱泵、土壤源熱泵。 三種熱泵的根本區(qū)別在于，空氣源熱泵是以空氣作為“源體”，通過冷媒作用，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移；水源熱泵以地表或地下淺層水作為冷熱“源體”，在冬季利用熱泵吸收其熱量向建筑物供暖，在夏季熱泵將吸收到的熱量向其排放、實現(xiàn)對建筑物供冷；土壤源熱泵是以大地為熱源對建筑進(jìn)行供暖和制冷，冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提高對建筑供暖，同時蓄存冷量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對建筑進(jìn)行降溫，同時蓄存熱量，以備冬用。 空氣源熱泵 概 述 空氣源熱泵是一種利用空氣來進(jìn)行熱冷交換做為熱（冷）源的即可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng) 。它量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層水中近乎無限的能源，使得水中蘊含的能量成為清潔的，可再生能源的一種形式。水源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。水分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季，水源熱泵把空氣中的熱量提取出來，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量提取出來，釋放到地下。通�？諝庠礋岜孟�耗1kW的能量，用戶可以得到3kW以上的熱量或冷量。 空氣源熱泵 空氣源熱泵 空氣源熱泵機組的結(jié)構(gòu)和工作原理 如上圖所示，空氣源熱泵機組主要由以下幾部分組成：壓縮機，冷凝器，儲液罐，干燥過濾器，膨脹閥，吸熱裝置。 空氣源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)，是一種極為理想的供暖/制冷方式，在寒冷地區(qū)室外最低適用溫度可達(dá)-15℃，可提供40℃--45℃的熱水；在炎熱地區(qū)室外最高適用溫度可達(dá)43℃，制冷室溫可達(dá)24℃。該系統(tǒng)以空氣作為熱源，在冬季，以低溫?zé)崴疄闊崦剑�通過埋設(shè)在房間中央的拼裝地板和（或）風(fēng)機盤管等散熱器，均勻地向室內(nèi)以平面方式、對流方式散熱，可迅速提高室溫，提供舒適的生活環(huán)境，克服了常規(guī)熱源供暖方式對大氣的污染，減少了安全隱患。同時也避免了由常規(guī)燃?xì)鉅t產(chǎn)生 空氣源熱泵 的高溫水供暖致使居室裝修的木地板因烘烤而翹曲變形的問題，且經(jīng)濟(jì)性好；夏季，該裝置通過換向閥，低壓側(cè)的熱交換器吸收房間空氣中的熱量，使房間降溫，解決了傳統(tǒng)工質(zhì)的空調(diào)機組在氣溫較高的情況下難以適應(yīng)的缺陷。 同時集空調(diào)、抽濕及供熱水于一體，起到了目前普通空調(diào)機組實現(xiàn)不了的作用。具有熱感舒適、室溫穩(wěn)定、節(jié)能、安全、方便管理等特點，是一種節(jié)能、環(huán)保和安全的冷熱功能合一的裝置，也成為高檔住宅的身份象征。 空氣源熱泵 空氣源熱泵 水源熱泵 概 述 水源熱泵 水源熱泵 水源熱泵機組的結(jié)構(gòu)和工作原理 如上圖所示，空氣源熱泵機組主要由以下幾部分組成：1.壓縮機，2.膨脹閥，3.冷凝器，4.蒸發(fā)器，5～6.循環(huán)水泵。 在制冷/制熱工況下，制冷劑經(jīng)膨脹閥時節(jié)流，其壓力降低，進(jìn)入蒸發(fā)器；低壓的制冷劑吸收了蒸發(fā)器熱量而汽化。制冷劑汽體被壓縮機吸入，經(jīng)壓縮后排到冷凝器，這時制冷劑的壓力和溫度都升高了。壓力和溫度較高的制冷劑蒸汽，在冷凝器中進(jìn)行熱交換，汽化的制冷劑被冷凝為液態(tài)。這樣，制冷劑便在系統(tǒng)內(nèi)作了一個由液體變汽體，又由汽體變液體的循環(huán)。蒸發(fā)器處周圍介質(zhì)的熱量不斷被吸走，溫度逐漸下降，這就是利用制冷劑的物態(tài)變化實現(xiàn)制冷/制熱的基本原理。蒸發(fā)器與制冷目標(biāo)區(qū)進(jìn)行熱交換為制冷方式；反之，冷凝器與制熱目標(biāo)區(qū)進(jìn)行熱交換為供熱方式。 水源熱泵 水源熱泵 土壤源熱泵 概 述 地能是清潔可再生的自然能源，它具有常年溫度穩(wěn)定的特點，是熱泵理想的熱源形式。土壤源熱泵具有許多優(yōu)點，它對節(jié)能和減少環(huán)境污染等方面都有積極的意義。土壤源熱泵用全年溫度相對穩(wěn)定的地表淺層土壤做熱源和冷源。我國幅原遼闊，各地地表淺層土壤溫度有所不同。據(jù)資料介紹，5m以下的土壤平均溫度基本上不隨季節(jié)變化而改變，且約等于該地區(qū)的年空氣平均溫度。因而，需制熱的冬季，地表淺層土壤的溫度比室外空氣溫度高；需制冷的夏季，其溫度則比室外空氣溫度低。這樣，熱泵工質(zhì)與土壤的溫差在冬、夏兩季都保持在較高的水平上，可提高制冷系數(shù)或制熱系數(shù)，也使得土壤源熱泵在夏季可獲得較低的冷凝溫度，在冬季可獲得較高的蒸發(fā)溫度，全年在較高的COP下運行。 土壤源熱泵 土壤源熱泵 土壤源熱泵機組的結(jié)構(gòu)和工作原理 如上圖所示，空氣源熱泵機組主要由以下幾部分組成： 1.壓縮機，2.蒸發(fā)器，3.節(jié)流裝置，4.冷凝器，5～6.循環(huán)泵，7.風(fēng)機盤管，8埋地?fù)Q熱器 冬季供熱工況時，機組埋地?fù)Q熱器與蒸發(fā)器相接，室內(nèi)供暖水管與冷凝器相接，通過制冷劑循環(huán)，從地下土壤中吸取熱量為室內(nèi)供熱； 夏季制冷工況時，地源熱泵切換到逆向循環(huán)，蒸發(fā)器轉(zhuǎn)變?yōu)槔淠�器，冷凝器轉(zhuǎn)變?yōu)檎舭l(fā)器，從而埋地?fù)Q熱器與熱泵機組冷凝器相接，室內(nèi)冷凍水管與蒸發(fā)器相接，通過制冷劑循環(huán)，不斷的將室內(nèi)熱量釋放到地下土壤中。 土壤源熱泵 土壤源熱泵 土壤源熱泵 土壤源熱泵 結(jié)束語 節(jié)能始終是空調(diào)領(lǐng)域中的重要研究課題之一。熱泵技術(shù)能提高能源利用率，是合理用能的典范。正因為熱泵的節(jié)能效益，才使熱泵在20世紀(jì)70年代后，在空調(diào)領(lǐng)域中獲得廣泛地應(yīng)用與發(fā)展。有關(guān)文獻(xiàn)將這一時期稱為熱泵發(fā)展的第一興旺期。并預(yù)言，由于全球溫暖化問題成為世人矚目的焦點，人們要求減少溫室效應(yīng)。也就是說，空調(diào)能源效率再次變得最重要，這不是由于經(jīng)濟(jì)問題，而是出于環(huán)境原因，我們曖通空調(diào)工作者將會經(jīng)歷熱泵發(fā)展的第二次興旺期。為此，暖通空調(diào)工作者應(yīng)做好思想準(zhǔn)備，加強有關(guān)熱泵空調(diào)方面的研究工作，積極推廣應(yīng)用熱泵空調(diào)。YLq紅軟基地

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