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不同热泵技术运行原理及应用现状

文章出处:东莞热水工程网 人气:发表时间:2018-08-20 12:01

  热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。现在我国主要利用的热泵技术,按低位热源分:水源(海水、污水、地下水、地表水等)热泵,地源(包括土壤、地下水)热泵,以及空气源热泵。相应的我国热泵技术分为三类:水源热泵,地源热泵,以及空气源热泵。每种热泵技术都有其相应的优缺点以及应用条件,在适当的场所应用适当的热泵种类及型号无疑将有助于提升低品位能源的利用效率,进而推进节能减排事业的发展。

空气能热泵热水工程

  热泵技术原理介绍

  空气源热泵:空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源,经系统高效集热整合后成为高温热源,用来取(供)暖或供应热水,整个系统集热效率甚高。冬天热泵是以制冷剂为热媒,在空气中吸收热能(在蒸发器中间接换热),经压缩机将低温位的热能提升为高温位热能,加热系统循环水(在冷凝器中间接换热)。夏天热泵是以制冷剂为冷媒,在空气中吸收冷量(在冷凝器器中间接换热),经压缩机将高温位的热能降低为低温位冷能,制冷系统循环水(在蒸发器中间接换热)。

  水源热泵:水源热泵技术是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。水源热泵机组工作的大致原理是,夏季将建筑物中的热量转移到水源中,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量,而冬季,则从水源中提取热量。其具体工作原理为:在制冷模式时,高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器,制冷剂向冷却水(地下水)中放出热量,形成高温高压液体,并使冷却水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体,进入蒸发器吸收冷冻水(建筑制冷用水)中的热量,蒸发成低压蒸汽,并使冷冻水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体,如此循环在蒸发器中获得冷冻水。在制热模式时,高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器,制冷剂向供热水(建筑供暖用水)中放出热量而冷却成高压液体,并使供热水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体,进入蒸发器吸收低温热源水(地下水)中的热量,蒸发成低压蒸汽,并使低温热源水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体,如此循环在冷凝器中获得供热水。

  地源热泵:地源热泵原理是:冬季,热泵机组从地源(浅层水体或岩土体)中吸收热量,向建筑物供暖;夏季,热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中,实现建筑物空调制冷。地源热泵系统在制冷状态下,地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中,在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝,由循环水路将冷媒中所携带的热量吸收,最终通过室外地能换热系统转移至地下水或土壤里。地源热泵系统在制热状态下,地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由室外地能换热系统吸收地下水或土壤里的热量,通过水源热泵机组系统内冷媒的蒸发,将水路循环中的热量吸收至冷媒中,在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝,由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。

  不同热泵技术的应用现状

  空气源热泵技术的应用

  目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的40—50%,年产量为400余万台。热泵冷热水机组自90年代初开始,在夏热冬冷地区得到了广泛应用,据不完全统计,该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到20—30%,而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。

  水源热泵技术的应用

  虽然目前空气能热泵机组在我国有着相当广泛的应用,但它存在着热泵供热量随着室外气温的降低而减少和结霜问题,而水源热泵克服了以上不足,而且运行可靠性又高,近年来国内应用有逐渐扩大的趋势。

  地源热泵技术的应用

  由于其节能、环保、热稳定等特点,引起了世界各国的重视。欧美等发达国家地源热泵的利用已有几十年的历史,特别是供热方面已积累了大量设计、施工和运行方面的资料和数据。

  热泵技术应用在低品位能源利用方面的贡献

  热泵是一种高效节能装置,可是实现输入较小的代价,得到较大的收益。因此,应用热泵技术可以实现对室外可再生能源(太阳能、水源、地热、空气能等低品位热源)的利用,是空调领域内实施建筑节能的重要途径之一,对于节约常规能源、缓解大气污染和温室效应起到积极的作用。热泵技术的应用经过长时间的实践证明,是值得在建筑节能中推广的新型技术,并被政府高度重视、积极推进、大力支持。对推动整个节能减排事业起到了积极的作用。

  随着能源形势日趋严峻,节能减排越来越称为当前社会面临的重要问题。低品位余热是节能减排的重要组成部分,其利用技术对可持续发展和环境保护具有深远影响。着眼于热泵技术的发展与成熟,在未来的空调行业发展中,应多利用热泵技术,对可再生能源进行合理利用。作为将要致力于制冷行业的应届毕业生,应努力学习相关专业知识,在总结前人成果的前提下,设计出更好的空调系统,从而为世界范围内节能减排的发展做出贡献。

此文关键字:热泵技术原理