基于可再生源的热泵空调技术.doc

基于可再生能源的热泵空调技术 唐娟 李夔宁 （重庆大学 重庆 400030） 摘要：本文介绍了热泵的研究发展现状，分析了可再生能源热泵（地表水/地下水水源热泵、污水源热泵、太阳能热泵）、空气源热泵的特点，从而提出热泵技术的发展方向及应用前景。 关键词：可再生能源热泵 发展方向 应用前景 The Technology of Heat Pump Air-condition Based on Renewable Energy Tang Juan Li Kuining (Chongqing University, Chongqing, 400030) Abstract：This paper describes the present status of development and research of heat pump，analyses the characteristic of the renewable energy heat pump(Surface water heat pump、Underground water heat pump、Sewage source heat pump、Solar energy heat pump)、Air source heat pump，and puts forward the development orientation and the application prospects. Key word：Renewable energy heat pump；Development orientation；Application prospect 1 引言 随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求。同时由于世界能源消费量的急剧增加和地球环境的日益恶化，以及人们对环境保护和能源有效利用的认识的提高，节能和环保已成为空调发展的首要研究问题，而利用清洁、可再生能源及提高能源的利用率是降低能耗的根本途径。由于热泵既可以夏季供冷又可以冬季供热，且满足了节约能源和保护生态环境的要求，因而近年来在暖通空调中的应用日益增多。 2热泵的研究及发展现状 热泵技术的发展经历了一个多世纪。1824年，卡诺循环的提出，奠定了热泵研究的理论基础。1852年，被称为“热量倍增器”的热泵系统由英国的汤姆逊首先提出[1]。热泵技术在欧洲、美国、日本的研究和应用较早，而我国的热泵研究工作始于20世纪50年代，主要用于建筑市场和工业生产过程，到80年代以后才有了很大的发展。 目前，国内外的热泵发展基本可分为三个方向：通过提供热水进行供暖的浅层地源热泵，以中、北欧为代表；既可以制冷又可以供暖的地源热泵，以美国为代表；既可以制冷又可以供暖的空气源热泵，以日本为代表。近几年来，我国的热泵发展很快，只是地源热泵的安装使用就以每年10%的速度稳步增长。在应用方面，我国的热泵主要是在热水系统、冷热双效空调产品、蒸发冷缩、干燥去湿等方面的应用，且已经取得了一定的成功[2]。 3 常用热泵技术简介 热泵分类有多种，按热源来分有：空气源热泵、地热源热泵、太阳能热泵、余热源热泵、混合源热泵等[3]。 3.1 空气源热泵 空气取之不尽，用之不竭，处处都有，且无偿使用。空气源热泵装置节约占用的建筑面积，节省了建机房的投资；免去了冷却水塔、冷却水泵及连接的管道系统；且使用方便，得到了广泛的使用。但实际使用空气源时又存在着以下缺点： (1) 室外空气放热系数低，空气状态参数对热泵制热力影响较大，其性能在很大程度上依赖于气候条件。 (2) 蒸发器易结霜，在寒冷地区（零度以下），室外相对湿度较高的时候，蒸发器的传热热阻和空气流动阻力增大，导致蒸发器吸热量减少直至不能工作。 （3）空气的热容量小，为获得足够的热量必须加大风量或增加温降，但前者使风机容量增加，噪声增大；后者导致蒸发温度降低，使热泵制热能力下降。 （4）制热量的变化与建筑热负荷的需求趋势正好相反，而且在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵效率会大大降低，甚至无法工作[4][5]。 3.2 地热源热泵 在建设部下发的《住宅产业现代化试点技术发展重点》中称土壤—水热泵、地能热泵、土壤热泵、水源热泵、地热水源热泵、地下水源热泵等等为地热源热泵。事实上，地热源指的应是地下浅层地热源，包括土壤、水体等。从这个角度出发，地热源热泵可进一步划分为土壤源热泵和水源热泵，而可作为热源的水有地表水、地下水、生活污水、工业污水等。 3.2.1土壤源热泵 土壤（地）源热泵是以土壤为冷、热源的热泵技术。大地表层温度一般在15~20℃左右，全年地温波动小，因此可降低夏季制冷、冬季供暖的能耗，并且地源热泵不占用地面，节省建筑空间