空气源热泵技术及其应用建筑工程学院 建筑环境与能源应用工程B132班 游诚目录摘要 -2关键词 -2前言 -31. 空气源热泵的简介 -41) 概念-42) 特点 -43) 发展历史 -54) 优点 -65) 工作原理 -62. 空气源热泵的应用 -91) 空气源热泵在我国的应用 -92) 空气源热泵的技术性分析 -93) 空气源热泵的经济性分析 -104) 空气源热泵的能量利用分析 -105) 空气源热泵与能源价格的关系 -10参考文献 -11摘要热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。人们所熟悉的“泵”是一种可以提高位能的机械设备，比如水泵主要是将水从低位抽到高位。而“热泵”是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低位热能，经过电能做功，提供可被人们所用的高位热能的装置。空气源热泵，作为热泵技术的一种，有“大自然能量的搬运工”的美誉，有着使用成本低、易操作、采暖效果好、安全、干净等多重优势。本文便是对空气源热泵的发展历史，技术特点以及实际应用进行介绍。AbstractThe heat pump is a new energy technology which paid high attention by all over the world. pump is an equipment which can raise potential energy as people known, such as water pump can take water from low position to high position . heat pump is an equipment which can take low heat energy from air , water, or soil in nature ,by electricity works, provides high heat which can be used by people .Air source heat pump , as one kind of heat pumps, has a good fame as the transporter of nature energy, has advantages of low cost, easy to use, efficient in heating ,safety, clean, and so on . And this text introduce the air source heat pumps history, features , and applications.关键词空气源热泵； 技术； 应用Key wordsAir source heat pump ； Technology ； Application前言空气源热泵的历史以压缩式最悠久。它可追溯到18世纪初叶，可以说1824年卡诺循环的发表即奠定了热泵研究的基础。热泵的发展受制于能源价格与技术条件，所以其历史较为曲折，有高潮有低潮，但热泵发展的前景肯定是光明的。当前热泵研究的方向是向高温高效发展，即开发高温热泵并最大限度提高COP（性能系数CoefficientofPerformance）值，同时积极发展吸收和化学热泵等。空气源热泵热水机组的制造、推广和使用在我国只是最近10年的事，但由于 其 相 对 传 统 其相对传统制取热水设备的高效节能、环保、安全、智能化控制、不占用永久性建筑空间等优点而引起了市场日益广泛的关注。热泵热水机组以清洁再生原料（空气电）为能源，既不使用也不产生对人体有害的气体，同时也减少了温室效应和大气污染。目前，在我国电力资源短缺的前提下，采用热泵热水机组制取热水，既能以最小的电力投入获得最大的供热效益。将热泵热水机组放在建筑物的顶层或室外平台即可工作，省却了专用锅炉房。在设备结构上真正实现了水、电分离，确保了用户的安全。1. 空气源热泵的简介1.1概念空气能(源)热泵是由电动机驱动的，利用蒸汽压缩制冷循环工作原理，以环境空气为冷（热）源制取冷（热）风或者冷（热）水的设备，主要零部件包括热侧换设备、热源侧换热设备及压缩机等。空气能(源)热泵利用空气中的热量作为低温热源，经 过传统空调器中的冷凝器或蒸发器进行热交换，然后通过循环系统，提取或释放热能，利用机组循环系统将能量转移到建筑物内，满足用户对生活热水、地暖或空调等需求。1.2 特点1.用途广泛、四季无忧空气能(源)热泵既能在冬季制热，又能在夏季制冷，能满足冬夏两种季节需求，而其他采暖设备往往只能冬季制热，夏季制冷时还需要加装空调设备。2.安全运行、保护环保空气能(源)热泵采用热泵加热的形式，水、电完全分离，无需燃煤或天然气，因此可以实现一年四季全天24小时安全运行，不会对环境造成污染。3.使用灵活、没有限制相比太阳能、燃气、水地能(源)热泵等形式，空气能(源)热泵不受夜晚、阴天、下雨及下雪等恶劣天气的影响，也不受地质、燃气供应的限制。4.节能科技、省电省心空气能(源)热泵使用1份电能，同时从室外空气中获取2份以上免费的空气能(源)，能生产3份以上的热能，高效环保，相比电采暖每月节省75%的电费，为用户省下如此可观的电费，很快就能收回机器成本。5.除了灵活、节能、省电等各种优势之外，空气能(源)热泵也存在一定的限制因素，比如：环境适应性问题。空气能(源)热泵的能量来源是空气中的热能，但面对极严寒的气候，尤其在 国北方，空气中的热能少，所能转换的热能也就有限。普通的空气能(源)热泵的工作效能在-10或更低的极低温环境中会大打折扣，影响机组整体运作，无法保证采暖或热水供应。因此，为了攻克普通空气能(源)热泵冬季供暖受气候条件制约的技术难题，具有强效制热效果的技术应运而生，如：艾默生谷轮EVI涡 旋强热技术。1.3发展历史热泵的理论起源于1824年卡诺发表的关于卡诺循环的论文，经过三十年后，在1850年初开尔文提出冷冻装置可以用于加热，之后许多科学家及工程师对热泵进行了 长达80年的大量研究。空气源热泵技术是在1924年发明，但并未被人们充分认识和应用，直到二十世纪六十年代，世界能源危机爆发，热泵以其回收低温废 热，节约能源的特点，经过改进而登上历史舞台受到人们的青睐。在欧美大多数发达国家，如澳大利亚、英国、法国、德国、北欧南欧等国家，热泵产品已经进入了大多数家庭。在美国，热泵的产量从1971年的 8.2万套/年增至1976年的30万套/年，1977年再次增加为50万套/年，而此时，日本后来居上，年产量超过50万套。据1998年美国的调查数 据显示，美国约有30%的热水供应设备采用空气能热水机组，到从2001年开始美国每年安装40万台空气能热水器，并保持每年10%的速度递增。在我国，空气能热水器于2002年前后进入，首先登陆广东。由于它的超级节能和全天候的特点，在60以下的热水市场中，迅速普及到酒店、校园、工厂、体育馆等企事业单位设施中。其实，热泵的研究在我国起步比较早，50年代，天津大学的学者开始研究热泵，60年代开始在我国应用暖通空调中，70年代末期，热泵空调的发展和应用机遇来临，80年代初至90年代末我国暖通空调出现热泵热。1.4优点节能热泵从室外的空气中获取热量，仅消耗少量电能，可把消耗的电能转化成3倍以上的热能实现供热。环保热泵热水机组在运行时无任何排放及污染，绿色环保，符合环保要求。安全消除了普通热水机组系统中的易燃、易爆、触电、煤气中毒等安全隐患。可靠产品运行性能稳定，使用寿命长，维护费用低。简单可安装在屋顶、阳台、庭院、地下室等位置，无需专用机房，不占用永久性居住面积。结构独特换热器独特设计，结构紧凑美观，气流组织分布均匀，效率高，换热充分。智能控制依据模糊控制原理，动态检测用户负荷，快速达到设定温度后，保持负荷动态匹配，平稳运行。智能柔性除霜，可以根据不同地区的气候条件设定除霜参数和控制方案，使除霜更彻底、更灵活、更节能。模块化设计可根据用户的实际需要灵活添加。全天候运行一年四季全天候运行，不受夜晚、阴天、雨雪等恶劣天气影响。健康舒适提供舒适热水，稳定适宜的温度，保证人体的舒适度。经济节资机组制热效率高，节省投资运行费用。1.5工作原理热泵技术是基于逆卡诺循环原理实现的。通俗的说，如同在自然界中水总是由高处流向低处一样，热量也总是从高温传向低温。但人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现水的由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温热源传递到高温热源，所以热泵实质上是一种热量提升装置。热泵的作用就是从周围环境中吸取热量（这些被吸取的热量可以是地热、太阳能、空气的能量），并把它传递给被加热的对象（温度较高的媒质）。热泵热水装置，主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大部件组成，通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量）压缩冷凝（放出热量）节流再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。热泵热水机组工作时，蒸发器吸收环境热能，压缩机吸入常温低压介质气体，经过压缩机压缩成为高温高压气体并输送进入冷凝器，高温高压的气体在冷凝器中释放热量来制取热水，并冷凝成低温高压的液体。后经膨胀阀节流变成低温低压液体进入蒸发器内进行蒸发，低温低压液体在蒸发器中从外界环境吸收热量后蒸发，变成低温低压的气体。蒸发产生的气体再次被吸入压缩机，开始又一轮同样的工作过程。这样的循环过程连续不断，周而复始，从而达到不断制热的目的。热泵原理示意图如下：热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量QA通过蒸发器进行吸收；热泵本身做功消耗的能量，有部分转化为热能QB；热泵循环工质在冷凝器中释放的热量QC等于QA+QB，由此可以看出，热泵输出的能量为机组做功产生的热能QB和热泵在环境中吸收的热量QA；因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。热泵的节能原理如下图所示举例：TFS-SKR760（S）机组，热泵系统输入功率6.88 kW，周围环境温度20，输出的制热功率却达到31kW，这意味着热泵工作时从周围环境吸收了大量的免费热能。在此过程中，系统仅仅只消耗了6.88 kW的电能，却能等同于输入功率为31kW/0.95=32.63 kW的传统电热水器完成的工作，系统能效系数COP高达 450% 。（CO