热泵技术的研究现状和发展前景

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高温热泵技术的发展现状与研究进展

高温热泵技术的发展现状与研究进展

高温热泵技术的发展现状与研究进展随着环保理念不断深入人心,各种新兴能源逐渐成为了人们探究的方向,而高温热泵技术也在其中占有一席之地。

高温热泵技术作为新时代的一种新型能源,其在应用中已经展现出了很大的优势,不断地向着更为成熟的技术方向迈进。

高温热泵技术是以压缩机为核心,利用相变热原理进行能量转换的技术,并具有环保、高效、节能等优点。

在应用上,高温热泵技术已经有了很多突破。

首先,从工业用途来看,高温热泵技术已经被广泛应用到各种领域。

例如,它可以用于钢铁、玻璃、化工、纺织、造纸等行业的生产过程中,不仅节省了资源,降低了生产成本,还能够提高了生产效率。

同时,因为高温热泵技术所需能源非常少,也减少了环境污染。

其次,从民用角度来看,高温热泵技术也已经开始为我们所熟知。

很多家庭都已经开始安装高温热泵设备,用于加热水,供暖等方面。

相比传统的电、燃气取暖,高温热泵设备可以节省能源消耗,提高使用效率,还能够让家庭更具环保意识。

其实,高温热泵技术虽然取得了很多的成就,但是现在仍然存在一些问题,比如高温热泵设备本身的成本、能效不高等问题。

然而,随着技术的不断发展,这些问题也会慢慢得到解决。

在未来,高温热泵技术的应用领域也会越来越广泛,不仅仅局限于工业和民用方面。

例如,在电站、垃圾处理厂等能源回收处理方面,高温热泵的能量转化也会发挥更加重要的作用。

同时,高温热泵技术也会逐步向高效节能方向发展,通过提高能效,使高温热泵技术的应用更为广泛。

例如,新型的制冷剂被应用在高温热泵技术上,不仅能够提高设备性能,还能够减少环境污染。

总之,高温热泵技术的未来是充满机遇的,作为新兴能源领域的重要部分,它的应用也会越来越广泛,同时也会逐步解决其中存在的问题。

我们相信,随着技术的不断发展,高温热泵技术一定会成为更加成熟的新型能源之一。

热泵项目可行性研究报告范文

热泵项目可行性研究报告范文

热泵项目可行性研究报告范文一、项目背景和目标热泵技术是一种高效环保的能源利用技术,可以通过热能的传递和转换,将低温热能提升至高温热能,并应用于供暖、制冷、热水等领域。

本报告旨在对热泵项目的可行性进行研究,并为项目决策提供参考。

二、市场概况分析1.热泵市场前景广阔:随着全球环保意识的增强和能源消耗问题的引起,热泵作为一种低耗能和环保的采暖方式,市场需求日益增加。

3.竞争格局分析:目前市场上已经存在一些热泵供应商,其中国内品牌为主,产品质量和服务水平参差不齐。

4.政策支持力度大:政府制定的节能减排政策和补贴政策对热泵产业提供了政策保障。

三、技术可行性分析1.技术成熟度高:热泵技术在国内外均已经得到广泛应用,并且经过多年实践和改进,性能稳定可靠。

2.技术可靠性:项目所采用的热泵技术经实验验证,可以在不同工况下保持高效、稳定的运行。

3.技术难点:热泵技术在极端气温条件下的工作效率受到一定影响,需加强制冷和保温技术的研发。

四、经济可行性分析1.投资估算:根据项目规模和投资要求,对所需设备和施工费用进行详细估算,总投资额为X万元。

2.收入预测:根据市场需求和目标市场容量,预测项目年收入为X万元。

3.成本估算:根据设备和材料采购、能源消耗、人工费用等因素,估算项目年成本为X万元。

4.盈利能力分析:以年度为单位,计算项目的净利润,并通过敏感性分析和风险评估,评估项目的盈利能力。

五、社会和环境可行性分析1.社会效益:热泵项目的推广应用可以减少对传统能源的依赖,提高供暖效果,改善居民的生活条件,提高室内舒适度。

2.环境效益:热泵技术具有低排放、低噪音、无污染等环保特点,可有效减少温室气体排放,保护环境。

3.项目风险:项目存在市场竞争风险、技术风险、政策风险等风险因素,需要合理规避和应对。

六、可行性研究结论和建议经过对热泵项目的可行性分析,我们得出以下结论:1.从市场需求、技术成熟度和政策支持度来看,热泵项目具有较高的可行性和发展潜力。

空气源热泵除霜方法的研究现状及展望

空气源热泵除霜方法的研究现状及展望

空气源热泵除霜方法的研究现状及展望空气源热泵是一种利用室外空气中的热能加热室内环境的系统,可以用于取暖和热水供应。

然而,在使用过程中,空气源热泵面临着除霜问题。

因此,研究除霜方法成为了热泵技术的研究热点。

以下是空气源热泵除霜方法的研究现状及展望。

目前,空气源热泵的除霜方法主要有以下几种:1.周期性的逆转热泵周期:这种方法通过逆转制冷循环的工作过程,将表面冰层融化,并把融化水排出系统。

这种方法简单直接,但能耗较高。

2.电热除霜:在热泵蒸发器表面安装电加热器,通过加热使冰层融化。

这种方法较为常见,但能耗较高。

3.感应电热除霜:将热泵蒸发器表面加热片替换为线圈,通过感应加热的方式进行除霜。

这种方法能耗较低,但材料成本较高。

未来,对空气源热泵除霜方法的研究将继续深入。

以下是几个可能的展望:1.新型材料的应用:目前,电热除霜方法和感应电热除霜方法在能耗和成本方面存在一定的问题。

因此,研究者可以将目光投向新型材料的研发。

比如,通过设计特殊导热材料,提高蒸发器表面的热传导能力,从而加快除霜过程。

2.微创技术的应用:目前,空气源热泵的除霜方法大都需要停机进行操作,影响系统的正常运行。

因此,研究者可以探索微创技术的应用,例如利用微小的振动或者声波,直接作用于蒸发器表面,从而减少除霜时间。

3.智能控制系统的应用:目前,空气源热泵的除霜方法大多是基于定时或者温度的设定。

由于室外环境的变化,这种方法往往无法满足实际需求。

因此,研究者可以借助智能控制系统,结合室内外温度和湿度的实时监测数据,实现智能化的除霜控制。

总之,空气源热泵除霜方法的研究现状较为成熟,但在能耗和成本方面仍存在一定问题。

未来的研究可以探索新型材料、微创技术和智能控制系统的应用,从而实现更加高效和可靠的除霜方法。

太阳能热泵技术研究

太阳能热泵技术研究

太阳能热泵技术研究一、太阳能热泵技术原理1.太阳能收集:通过太阳能集热器,将太阳能转化为热能。

太阳能集热器分为平板式、真空管式等多种类型,能有效地吸收太阳辐射热能。

2.热泵工作:太阳能热泵系统利用热泵的工作原理,将低温的热能提取,通过压缩机进行加热,提高温度,再通过换热器,将热能传递给水或空气,实现供热或供热水。

3.能量回收:在太阳能热泵系统中,采用热回收装置,将压缩机排放的冷凝热能进行回收利用,提高了热泵的热量转化效率。

二、太阳能热泵技术的应用领域1.供暖领域:太阳能热泵技术可以用于居民楼宇、商业建筑等供暖系统,通过太阳能和热泵的组合利用,实现节能减排。

2.热水领域:太阳能热泵系统可以用于家庭热水供应,通过太阳能的收集和热泵的工作,将太阳能转化为热能,为家庭提供热水。

3.工业领域:太阳能热泵技术可以用于工业生产过程中的热能利用,可以替代传统的燃煤、燃气锅炉,降低能源成本、减少污染。

4.农业领域:太阳能热泵技术可以应用于农业温室,通过太阳能和热泵的协同作用,实现温室的供暖和制冷,提高农业生产效益。

三、太阳能热泵技术的发展前景1.节能减排:太阳能热泵技术能够实现太阳能的充分利用,减少对传统能源的依赖,从而达到节能减排的目的。

2.生态环保:太阳能热泵技术无燃烧过程,无排放物产生,对环境无污染,符合可持续发展的要求。

3.成本降低:太阳能热泵技术可以提供多种能源转化方式,根据不同需求,选择合适的方式,降低能源成本。

4.市场需求:随着人们对可再生能源的关注度不断提高,市场对太阳能热泵技术的需求也在增加,有着广阔的市场前景和商业机会。

综上所述,太阳能热泵技术是一种将太阳能和热泵技术相结合的热能利用技术,其原理是通过太阳能热能的收集和热泵的工作原理,将太阳能转化为可使用的热能,在供暖、热水、工业和农业等领域有着广泛的应用。

太阳能热泵技术具有节能、环保、成本降低和市场需求增加等优势,有着广阔的发展前景。

土壤源热泵的研究现状与发展前景

土壤源热泵的研究现状与发展前景

土壤源热泵的研究现状与发展前景摘要:本文概述了地源热泵系统的分类及特点,重点分析了土壤源热泵在国内外的研究及发展现状,提出了土壤源热泵技术在我国发展所面临的问题及发展前景。

关键词:土壤源热泵地埋管研究现状发展前景0 引言随着常规能源日益短缺,可再生能源的开发与利用日益引人关注。

可再生能源是指能够持续生长而可供人类长期使用的能源,包括:太阳能、风能、海洋能、水力发电、生物质能、地热能、生物燃料及氢能等。

其中地热能是指地球表面浅层土壤通过吸收太阳辐射能或地球内部物质发生衰变放出热量等从而形成的较低品位的热能资源。

浅层土壤在一年内温度基本恒定,通常为18℃左右,因此,在夏季可作为空调系统的冷源,而在冬季又可作为采暖系统的热源。

利用地能的主要设备就是地源热泵。

1 地源热泵的类型、工作原理及特点地源热泵是一种高效节能环保既可制冷又可供暖的新型空调系统,它利用地下浅层地能资源(主要是地下水、地表水、土壤等),为建筑物提供热量或冷量。

地源热泵系统通过输入少量的高品位能源(如电能),在冬季,将地下的热量取出来,由低温热源传向高温热源,给室内供热;而夏季的热量传递方向则相反,将室内的热量取出,释放到地下,从而使室内温度降低达到空调效果。

根据使用的低品位热源的来源或种类不同,地源热泵可分为地下水源热泵、地表水源热泵及土壤源热泵三种。

1.1 地下水源热泵地下水源热泵是通过钻井由水泵将地下水抽出作为冷、热源,经过热交换后再回灌入地下。

地下水一年四季温度基本稳定,夏季比外界环境温度低,冬季比外界环境温度高,是良好的冷源和热源。

水作为世界最为宝贵的资源之一,任何对水资源的浪费和污染都是不允许的。

国外对使用地下水要求也越来越严格,因而地下水源热泵的应用越来越少,我国一些大中城市不允许打井取水;而且如果水硬度过大也会造成换热器表面结垢,热泵系统的传热性能下降。

地下水源热泵的钻井有单井和多井两种,典型单井的直径为150mm,井深450m。

低温空气源热泵国内外发展现状

低温空气源热泵国内外发展现状

一、发展现状
1.国外发展情况
德国、美国和日本等发达国家在低温空气源热泵领域的研究和应用较为成熟。 这些国家不仅在设备制造、系统集成方面拥有领先技术,还在产品能效、低温工 质研究等方面具有显著优势。例如,德国某知名企业研制的低温空气源热泵,能 够在-10℃的环境温度下提供高于传统设备20%的热能输出。
3、市场需求:随着消费者对节能和环保的认识不断提高,对低温空气源热 泵的需求将越来越大。
4、产业链合作:低温空气源热泵产业链上的企业将加强合作,共同推动产 业的发展。
五、结论与建议
本次演示对低温空气源热泵的原理、应用技术及市场前景进行了详细的研究。 结果表明,低温空气源热泵具有高效、节能、环保等优点,在供暖、制冷和热水 供应等领域有广泛的应用前景。为了进一步推动低温空气源热泵的发展,提出以 下建议:
针对政策支持与政策限制,建议企业和相关机构加强与政府部门的沟通合作, 争取获得更多的政策支持和项目资金扶持。企业和相关机构也需要积极履行社会 责任,提高产品的质量和服务的水平,以满足政府对低温空气源热泵发展的期望 和要求。
参考内容
一、引言
低温空气源热泵是一种利用空气作为低位热源,通过热泵原理实现热量转移 的高效节能设备。在国内外,低温空气源热泵的应用越来越广泛,特别是在冬季 供暖和热水供应等领域。本次演示将详细介绍低温空气源热泵的原理、应用技术 以及市场前景,以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、低温空气源热泵原理
低温空气源热泵的基本原理是利用逆卡诺循环实现热量的转移。它主要包括 四个过程:压缩、冷凝、膨胀和蒸发。在压缩过程中,制冷剂被压缩并升温;在 冷凝过程中,制冷剂放出热量并降温;在膨胀过程中,制冷剂压力降低并吸收热 量;在蒸发过程中,制冷剂吸收热量并降低温度。通过这四个过程不断循环,低 温空气源热泵可以实现热量的持续转移。

热泵论文总结范文

摘要:随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,热泵技术因其高效、节能、环保的特点,已成为全球能源领域的研究热点。

本文对热泵技术的发展历程、主要类型、工作原理、应用领域以及我国热泵技术的发展现状进行了综述,以期为我国热泵技术的进一步发展提供参考。

一、热泵技术的发展历程热泵技术起源于20世纪初,经过近百年的发展,已经从单一的空调制冷技术逐渐发展成为涵盖热水供应、供暖、制冷、烘干等多个领域的综合性技术。

我国热泵技术的研究始于20世纪50年代,经过多年的发展,已在热水供应、供暖等领域取得了显著成果。

二、热泵的主要类型及工作原理1. 空气源热泵:利用空气中的低温热源,通过吸收热量,将其传递到高温热源,从而实现热量的转移。

空气源热泵具有结构简单、安装方便、适应性强等优点。

2. 地源热泵:利用地下恒定的温度作为热源,通过热交换器将地热能转移到室内或室外,实现供暖、制冷和热水供应。

地源热泵具有高效、节能、环保等优点。

3. 水源热泵:利用地表水、地下水或工业废水等作为热源,通过热交换器将热量转移到室内或室外,实现供暖、制冷和热水供应。

水源热泵具有节能、环保、适用范围广等优点。

热泵的工作原理:热泵通过压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀等部件,将低温热源的热量转移到高温热源,实现热量的转移。

热泵的性能系数(COP)是衡量热泵节能性能的重要指标。

三、热泵的应用领域1. 热水供应:热泵热水器已成为家庭、酒店、宾馆等场所热水供应的主要设备。

2. 供暖制冷:热泵空调系统在建筑供暖、制冷领域具有广泛应用。

3. 农业烘干:热泵烘干设备在农产品、木材等烘干领域具有显著优势。

4. 工业应用:热泵技术在工业领域具有广泛的应用前景,如工业余热回收、制冷剂替代等。

四、我国热泵技术的发展现状1. 政策支持:我国政府高度重视热泵技术的发展,出台了一系列政策措施,推动热泵产业健康发展。

2. 技术创新:我国热泵技术研发取得了显著成果,部分技术已达到国际先进水平。

空气源热泵空调技术应用现状及发展前景

空气源热泵空调技术应用现状及发展前景摘要:在新形势下,高效环保的空气源热泵空调对节能减排减碳具有重要价值和现实意义。

本文从空气源热泵空调研究进展、典型应用、挑战和发展这几方面对近年来相关技术进行分析,探讨空气源热泵空调的优缺点,总结空气源热泵空调的节能减排潜力,为行业技术人员和学者提供参考。

关键词:空气源热泵空调;应用现状;发展前景1空气源热泵空调的应用现状1.1空气源热泵空调制冷的应用1.1.1汽车空调汽车空调是指对汽车内空气的温度、湿度、流速和清洁度等参数进行调节的装置,预防或去除风窗玻璃上的雾、霜和冰雪,保证驾驶员和乘客身体健康以及行车安全。

传统燃油汽车空调系统制冷主要采用发动机驱动压缩机制冷,制热主要来自发动机余热。

而对于纯电动汽车以及燃料电池汽车来说,没有发动机作为空调压缩机的动力源,不能利用其余热,无法直接采用传统汽车空调系统的解决方案。

对于混合动力汽车,发动机的控制方式多样,空调压缩机也不能采用发动机直接驱动的方式。

1.1.2房间空调我国是热泵和空调制造大国,家用空调产量持续占据全球80%以上份额。

新国标GB21455—2019《房间空气调节器能效限定值及能效等级》于2020年7月1日正式实施,在原标准(GB21455—2013)基础上能效有较大幅度提升,加快了高效节能空调的推广和产品结构调整。

提升房间空调器能效的主要措施包括采用变频调速、优化冷凝器与蒸发器的强化换热和流道、提高压缩机效率、优化设计电子膨胀阀和家用空调器结构参数以及系统参数等。

此外,研究人员还提出了一系列新技术:空调热回收技术,包括空调冷凝热回收加热水;空调蓄热技术,主要对电网削峰平谷,达到节能的目的;新材料研发技术,如采用亲水膜铝箔材料强化换热以及新型制冷剂等;高效压缩机,如采用变容量调节压缩机等。

1.1.3多联机空调多联机空调俗称“一拖多”,是指一台室外机连接2台及以上室内机,通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量,实时满足室内冷、热负荷要求的高效率制冷剂空调系统,常用于数据机房、商业中心、医院等功能性场所。

空气源热泵研究报告

空气源热泵研究报告引言空气源热泵(Air Source Heat Pump,简称ASHP)是一种利用空气中的热能进行供暖和制冷的设备。

它通过抽取空气中的热能,并将其转移到室内或室外来实现温度调节。

本报告将对空气源热泵的工作原理、应用领域、优缺点以及未来发展进行详细研究和分析。

一、工作原理1. 热泵循环过程空气源热泵的工作原理基于热力学中的制冷循环过程。

它包括蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置。

在蒸发器中,制冷剂吸收空气中的热能并蒸发成气体。

然后,压缩机将气体压缩,使其温度升高。

接下来,热量通过冷凝器散发到室内或室外环境中,制冷剂重新变成液体。

最后,通过节流装置,制冷剂压力降低,继续循环。

2. 热能转移空气源热泵通过空气中的热能转移来实现供暖和制冷。

在供暖模式下,室外空气中的热能被吸收,通过制冷剂的循环转移到室内。

而在制冷模式下,室内的热能被吸收,通过制冷剂的循环转移到室外。

这种热能转移的过程既节约了能源,又减少了环境污染。

二、应用领域1. 住宅建筑空气源热泵在住宅建筑中得到广泛应用。

它可以提供室内的供暖和制冷,并且与传统的电暖器、燃气锅炉相比,具有更高的能效和更低的运行成本。

在一些气候温和的地区,空气源热泵已成为主流的供暖和制冷设备。

2. 商业建筑除了住宅建筑,空气源热泵也在商业建筑中得到广泛应用。

例如,办公楼、酒店、商场等场所都可以采用空气源热泵进行空调和供暖。

它不仅节约能源,还能提高室内环境的舒适度,满足人们对于温度和湿度的需求。

三、优缺点分析1. 优点(1)环保节能:空气源热泵利用空气中的可再生能源,不产生二氧化碳等有害气体,对环境友好。

(2)节约成本:相较于传统的供暖和制冷设备,空气源热泵具有更高的能效,能够节约能源和运行成本。

(3)灵活性:空气源热泵可以实现制冷和供暖的双重功能,适用于不同的气候和季节需求。

2. 缺点(1)低温效能下降:在极端寒冷的环境中,空气源热泵的效能会下降,需要额外的辅助供暖设备。

《低温空气源热泵应用技术研究》范文

《低温空气源热泵应用技术研究》篇一一、引言随着环境保护意识的提高和能源消耗的日益加剧,新型可再生能源技术的研究与应用逐渐成为全球关注的焦点。

低温空气源热泵技术作为其中一种高效、环保的能源利用方式,其应用领域广泛,尤其在寒冷地区,其独特的优势使其备受瞩目。

本文旨在深入研究低温空气源热泵技术的应用,为相关领域的进一步发展提供参考。

二、低温空气源热泵技术概述低温空气源热泵是一种以大气为低温热源的供暖与制冷设备。

其工作原理是通过吸收环境中的低温热量,经过热泵的压缩、升温,将热量传递给需要供暖或制冷的场所。

在寒冷地区,这种技术能够有效地利用环境中的低温资源,实现高效供暖,同时避免了传统供暖方式对环境的污染。

三、低温空气源热泵应用技术研究1. 技术原理研究低温空气源热泵技术的核心在于其工作原理。

在寒冷环境下,热泵需要克服环境温度低、热量提取困难等问题。

因此,研究如何提高热泵的效率、降低能耗,是该领域的重要研究方向。

通过优化热泵的设计、改进热交换器等关键部件的性能,可以提高低温空气源热泵的效率。

2. 适用性研究低温空气源热泵在寒冷地区的适用性是其研究的重要方向。

通过对不同地区的气候条件、建筑特点等进行深入研究,可以确定低温空气源热泵在不同环境下的适用范围。

此外,还需要研究如何根据具体环境进行系统的优化设计,以实现最佳的运行效果。

3. 系统性能评价系统性能评价是低温空气源热泵技术研究的重要组成部分。

通过对系统的能效比、运行稳定性、环保性能等指标进行评价,可以了解系统的实际运行效果。

同时,还需要对系统的维护成本、使用寿命等进行综合评估,为系统的推广应用提供依据。

四、低温空气源热泵的应用前景随着技术的不断进步和环保意识的提高,低温空气源热泵的应用前景十分广阔。

首先,在建筑供暖领域,低温空气源热泵可以替代传统的燃煤、燃气等供暖方式,实现高效、环保的供暖。

其次,在农业领域,低温空气源热泵可以用于温室供暖、养殖场供暖等,提高农业生产的效率和品质。

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热泵技术的研究现状和发展前景作者:董丽玮李陆伟来源:《名城绘》2018年第06期摘要:热泵技术是一种新型的高效节能装置,具有广泛的应用前景。

本文对比了空气源热泵,水源热泵,地源热泵的特点和适用场合,总结了热泵技术在现阶段的研究现状和在空调采暖,农业等领域的应用现状,并展望了热泵技术的研究方向。

关键词:热泵;热水系统;研究现状;发展动向随着经济社会的发展,我国建筑能耗(生活能耗,空调采暖等)在总能耗中所占比例不断上升。

我国的能源结构以利用矿物燃料为主,矿物燃料的燃烧产生的气体如SO2,NOx进入大气中形成酸雨,CO2等造成温室效应,同时建筑能耗占比增加也给电力的供应带来巨大压力。

热泵通过做功使热量从低温热源转移至高温热源,与制冷原理相同,热泵则是以获取高温热源的热量为目的。

热泵作为一种新型的高效节能装置,具有较大的节能潜力。

本文通过总结各类热泵技术的研究和应用现状,对比分析了各类热泵的特点和适用场合,并对热泵技术未来的研究方向提出展望。

1、常见的热泵系统1.1 空气源热泵系统空气源热泵系统以室外空气为低温热源,利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源。

空气作为热泵的低位热源,资源丰富、容易获得,且安装和使用都比较方便。

空气源热泵的系统如图1所示。

对于冬季寒冷且室外空气潮湿的地区,空气源热泵系统的蒸发器表面容易结霜,使换热器传热效果下降,增加了传热热阻,机组效率明显降低。

因此,空气源热泵系统要设置除霜装置,适合于冬季室外环境温度较高的地区使用,如我国的长江以南地区。

图1 空气源热泵系统1.2 水源热泵系统水源热泵是利用地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低品位热能资源,使低位能热能向高温位能转移的装置。

水源热泵的系统如图2所示。

夏季时,将建筑物中热量转移到水源中;冬季时,从恒定温度的水源中提取热量,利用热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。

水源热泵能有效克服空气源热泵在冬季室外温度较低的情况下易结霜的不足,而且运行效率高,费用低,实现了能源的可再生利用。

地表水源容易获得,但受气温影响较大,在冬季运行时COP较低;浅层水源的温度受氣候影响较小,因此在冬季运行时可获得较高的COP。

图2 水源热泵系统1.3 地源热泵系统地源热泵利用陆地浅层能源中的能量,通过输入少量的高品位能源实现由低品位热能向高品位热能的转移。

地源热泵的系统如图3所示。

地源热泵埋管有多种形式,主要有垂直埋管和水平埋管。

水平埋管的方式占地面积大,且地表温度受气候变化的影响较大。

垂直埋管的方式可获取地下深层土壤的热量,土壤深处的温度相对恒定,受地表气候变化的影响很小。

因此,同水平埋管相较,垂直埋管具有更好的换热能力,是地源热泵的主要埋管方式,并得到各个国家的大力支持。

地源热泵系统适合于冬季室外温度较低的地区使用,如我国北方地区,可以有效地避免空气源热泵的结霜现象。

图3 地源热泵系统2、研究和应用现状2.1 空气源热泵空气源热泵由于受到低温环境的限制,故国内外学者均对改善系统在低温环境下的适应性作出了大量研究。

主要集中在以下几个方面:2.1.1 提高热泵的性能系数和工作效率无论是热泵还是制冷机,热效率(COP)是衡量热泵(制冷机)经济性的重要指标。

目前国内外研究学者主要研究的方向有补气增焓系统和双极压缩系统。

补气增焓系统不仅可以使压缩机排气温度降低,还能增大冷凝器内的制冷剂流量和机组的制热量,提高系统的制热性能系数。

李艳等通过建立数学模型和设计算法,对比分析了热泵机组在有补气增焓和无补气增焓两种情况下的计算结果,得出补气增焓机组相对于无补气增焓机组制热量的增加程度随环境温度的升高而减弱的结论,并指出在环境温度为-15摄氏度和-10摄氏度时热泵机组的制热性能系数增加较为明显。

藕俊彦等在对带闪发器的涡旋式压缩机喷气增焓热泵系统的热力学分析的基础上,对R417A和R22两种工质在标准工况、低温工况下的制热量、COP和吸排气压力等参数进行了测定,指出在环境温度较低时,R417A性能更佳,即R417A的低温适应性更好。

双极压缩循环系统使用两台压缩机,对工质进行两次压缩,可以有效地克服压缩机排气温度过高,压比过大的问题。

王伟等进行了针对R134a的双极压缩理论循环计算,拟定蒸发温度为243K,冷凝温度为333K,计算得出结论为:以R134a为工质,采用两级节流中间不完全冷却双级压缩的方式时,压缩机的排气温度和压比均低于使用单级压缩的循环系统,并且有更高的COP,但该结论仅是理论计算得出的结果,未进行相关的实验验证。

盛健等将理论和实验相结合,分析了高低压级流量比对双极压缩热泵的影响。

但作者同时提出该实验过程中依靠手动调节阀来调节中间压力,很难达到预定的中间压力值。

2.1.2 空气源热泵的除霜在室外环境较低且空气湿度较大的情况下,空气源热泵的蒸发器易结霜,使换热效果急剧下降。

因此提高蒸发器除霜技术以及延缓结霜技术是提高空气源热泵性能系数的主要要途径。

郭宪民等以R410A为工质,建立了结霜工况下R410A热泵机组的非稳态数学模型,并进行了数值模拟。

计算结果表明:霜刚开始形成时,对系统性能并没有产生负面影响,反而增大了空气对流换热系数。

霜的沉积在结霜周期的80%的时间内对系统的影响不是很大。

唐瑾晨等搭建了空气源热泵防融霜新系统试验台,并建立了防融霜热泵系统的主要部件的热力学与传热仿真模型,对空气源热泵防融系统热力学与传热特性进行实验与仿真研究,计算得到各参数随蒸发干度的变化情况,同时证明前置式防融霜辅热提高制冷剂温度后使系统性能系数得到了较大的提升。

董建锴等通过构建空气源热泵延缓结霜及除霜试验台,对比分析了A、B、C三台热泵机组在人工模拟的环境小室中的工作性能,同时在热泵系统中引入相变蓄能装置,该装置可以在空气源热泵供热时间内有效地完成相变材料的蓄热,在除霜时,相变蓄热器储蓄的热量又可以有效地放出。

2.2 水源热泵目前国内外学者对水源热泵的研究主要是针对地下水水源热泵、地热水水源热泵以及其他类型的水源热泵。

王芳等通过对比分析宁波市某一实际工程中分别采用地下水水源热泵和溴化锂吸收式制冷系统的经济性,得出结论:同采用溴化锂吸收式制冷系统相较,地下水水源热泵系统单位面积初投资、制冷总运行费用以及供暖总运行费用都有不同程度的减少。

在地热水水源热泵的研究方面,尹航等对地热水水源热泵应用于校园建筑中的工况进行了分析,根据实际校园建筑的冷、热负荷特点,拟用冷热源,并考虑了冷热负荷修正的影响因素,对经济性和环保性进行分析,表明水源热泵系统具有运行稳定,自动化程度高,制热性能好等优势,但同时提出夏季需要用43.5摄氏度的水进行回灌,造成了能源浪费的缺陷。

其他类型的水源热泵如太阳能开式环路水源热泵空调系统等,目前对此已有初步的研究,但缺乏具体的实验验证。

2.3 地源热泵现阶段国内外学者针对地源热泵系统的研究主要集中在地源热泵空调系统新型工质的替代和地源热泵与其他能源的联合应用方面。

2.3.1 地源热泵空调系统新型工质的替代热泵系统的工质是否环保,具有较低的ODP和GWP,是热泵制冷空调行业一直最为关注的问题。

R744被认为是地源热泵空调系统最具潜力的替代工质之一。

范晓伟等总结分析了近年来国内外对此进行的研究和取得的重要成果,并介绍了R744热泵样机各重要部件的研究现状。

黄华军等运用AHP的分析方法,得出结论为:目前实际地源热泵系统中,最为理想的替代工质是HFCs,R134a、R410A以及R407C可以作为近期的替代工质。

2.3.2 地源热泵与其他能源的联合应用在能源联合应用方面的研究,主要有地源热泵技术与太阳能技术结合、地源热泵技术与蓄冷技术结合以及地源热泵技术与余热回收技术结合等。

在与太阳能技术结合方面,侯静等开展了太阳能-地源热泵复合系统的实验研究,结果表明,太阳能-地源热泵复合运行系统比地源热泵系统单一运行具有更高的COP,热泵运行更稳定。

哈尔滨工业大学提出的蓄冷与土壤热泵集成系统,该系统以空调负荷为主,采暖负荷为辅。

王政伟等针对废气源热泵在烧结余热回收系统中的应用进行了分析和计算,并提出了余热梯级利用以及热电联产的优化方案,该方案被推广至企业中后,大大降低了工作能耗,节省了企业成本,提供的余热利用方案不仅使废弃的余热得到了有效利用,也为热泵的热源提供了新的途径。

2.4 热泵技术的应用现状现阶段,热泵技术主要用于冬季住宅空调制冷采暖和提供热水,部分用于农业中干燥农产品,如稻谷,种子,蔬菜,烟叶,果品,水产品等。

2.4.1 热泵用于住宅空调制冷采暖和提供热水热泵作为一种新型环保节能的热水系统,虽然热泵机组初投资较高,但同传统热水器相较,在相同热负荷下,其消耗电量不足前者的1/3,从长远看可以带来很好的经济和环保效益,有利于我国生态环境的可持续发展。

无论是已经得到广泛应用的热泵技术,还是在近几年日益兴起的复合式的多能源联合热泵技术,其落脚点均是能在保证制热量的前提下,找到更经济、更环保、更节能的方式为建筑供暖和提供热水。

国内同益等厂家已经推出了制冷、制热和热水三用机组,但机组需要多个四通阀组合,控制过程较复杂。

天津大学提出的一种新型专利,可旋转窗式热泵系统,实现了CO2热泵热水汽与空调制冷的结合,并根据对实验结果的分析,CO2空调热水器两用机在夏季运行时具有很好的经济性。

2.4.2 热泵用于农产品干燥我国作为农业大国,各类农产品在生产,加工和储藏过程中的干燥尤为重要。

干燥是一个耗能很大的过程,而干燥过程中的热量损失严重,热效率仅为25%-50%,约占全部产品能耗的30%-70%。

热泵干燥技术利用热泵提供的高位位能,将湿物料中的水分去除。

目前,国内各高校和研究机构已经在热泵技术用于物料干燥方面取得了很多科研成果。

马一太等开展了对白菜种子的热泵干燥试验,证实了热泵干燥技术非常适合种子的干燥,可以保持种子的生命活力,提高种子的质量;陆蒸等开展了对毛竹笋的热泵干燥特性及复水特性的研究,采用Logistic曲线对毛竹笋的含水率随干燥时间的变化进行了拟合,并且用幂函数拟合了制品复重率的状态分布。

3、展望3.1 新型环保高效的热泵工质随着温室效应和臭氧空洞等环境问题的日益严峻,热泵行业制冷剂的替代成为目前的研究热点。

氟利昂类制冷剂如R22等的大量使用将对环境造成永久性的破坏。

因此,替代热泵工质须具有较低的ODP和GWP,无毒,不可燃,不爆炸,具有较好的化学稳定性。

现阶段,由于CO2在空气中含量丰富,价格低廉,各方面性能良好,受到了国际各高校和研究院的青睐,CO2热泵系统将成为未来空气源热泵系统的主要发展方向。

3.2 复合式热泵系统的研究单一形式的热泵系统往往受到各种因素的制约,如环境温度,地理条件等。

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