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热泵的发展史以及目前运用情况
时间:2020-05-13             作者:

1824年法国科学家卡诺(Sadi karnot)发表卡诺循环理论,成为热泵技术的起源 。

1850年 英国科学家开尔文(L.Kelvin)提出将逆卡诺循环用于加热的热泵设想 。


开尔文-热泵理论提出者


热泵的理论起源于十九世纪早期法国科学家萨迪.卡诺(Sadi karnot),卡诺在1824年首次以论文提出“卡诺循环”理论,30年后,英国科学家开尔文(L.Kelvin)于1850年初提出:冷冻装置可以用于加热,之后许多科学家和工程师对热泵进行了大量研究,研究持续80年之久。


1912年瑞士的苏黎世成功安装一套以河水作为低位热源的热泵设备用于供暖,这是早期的水源热泵系统,也是世界上第一套热泵系统。热泵工业在20世纪40年代到50年代早期得到迅速发展,家用热泵和工业建筑用的热泵开始进入市场,热泵进入了早期发展阶段。


逆卡诺循环热泵原理图


热泵的现状


21 世纪,随着“ 能源危机”出现,国家提出环保节能号召,经过改进发展成熟的热泵以其高效回收低温环境热能,节能环保的特点,重新登上历史舞台,成为当前最有价值的新能源科技。前国际热能署专门成立国际热泵中心,设立热泵推广工程(Heat Pump Programme),向世界上各国推广协调热泵技术的应用和发展。


热泵推广工程


新中国成立后,随着工业建设新高潮的到来,热泵技术引入中国。


进入21世纪,中国沿海地区快速发展,以及2008年北京奥运会和2010年上海世博会等因素拉动了中国空调市场的发展,促使热泵在中国市场的扩散,热泵技术的研究不断创新。


从2001年起,经过数年的培育,中国热泵行业开始从导入期转入成长期。


北京市十四届人大四次会议


2016年1月22日,北京市十四届人大四次会议《北京市人民政府2016年政府工作报告》中,市长王安顺提出“重点治理农村散煤,实施400个村煤改清洁能源,完成3000蒸吨左右燃煤锅炉清洁能源改造”,标志着2016年“煤改电”工程全面启动,截止至8月底,招标工作已经全部完成。共计13个区县招标,入围企业70家,空气源热泵安装数量约13.7万套,市场规模约33亿元。在“煤改电”市场扩容的影响下,上半年的热泵热水市场表现优于2015年同期,2016年上半年累计销量同比增长8.7%。


市长王安顺


热泵的工作原理


热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。通常用于热泵装置的低温热源是我们周围的介质——空气、河水、海水,城市污水,地表水,地下水,中水,消防水池,或者是从工业生产设备中排出助工质,这些工质常与周围介质具有相接近的温度。热泵装置的工作原理与压缩式制冷机是一致的;在小型空调器中,为了充分发挥它的效能,在夏季空调降温或在冬季取暖,都是使用同一套设备来完成的。


热泵的工作原理


目前热泵类型分别有:


水源热泵,地源热泵,空气源热泵,双源热泵(水源热泵和空气源热泵结合),效率较大的、使用较广的就数空气源热泵了。


热泵循环工作原理图


热泵循环工作原理图


空气源热泵工作原理:


相信大家都了解空调,空调制冷的同时主机排出的是热风,而空气能热水器制取热水排出的是冷风,工作原理相反,也就是学术界说的逆卡诺循环原理。热泵压缩机把低温低压气态冷媒转换成高压高温气态,压缩机压缩功能转化的热量为Q1,高温高压的气态冷媒与水进行热交换,高压的冷媒在常温下被冷却、冷凝为液态。这过程中,冷媒放出热量用来加热水,使水升温变成热水。水吸收的热为Q3,高压液态冷媒通过膨胀阀减压,压力下降,回到比外界低的温度,具有吸热蒸发的能力。低温低压的液态冷媒经过蒸发器(空气热交换器)吸收空气中的热量自身蒸发,由液态变为气态,冷媒从空气中吸收的热为Q2。


空气源热泵工作原理


吸收了热量的冷媒变成低温低压气体,再由压缩机吸入进行压缩,如此往复循环,不断地从空气中吸热,而在水侧换热器放热,制取热水。这个循环过程由空气能热泵(主机)机组来完成。空气能热泵作为高效集热并转移热量的系统装置,可以把压缩机所消耗的电力变为五倍范围内的热能(即Q1+Q2=Q3的道理)。


空气能热水器原理


可能从专业的角度来讲解空气能热水器的原理,很多人都会不明白。那么我们就用比喻的方法,让大家了解得更加清楚明白。我们可以将低温空气比喻成一杯水,然后将水烧开,水就会变成高温的气体。空气能热水器的原理就是利用压缩机将低温低压的空气烧开,变成高温高压的气体。然后将高温高压的气体输入到冷凝器中,高温高压的气体遇冷变成液体,并且释放热量,这些热量交换给到换热器的水中,就将水加热了起来。


热泵

泳池水疗系统如何选择热泵?


由于泳池水疗系统的特殊性,与其他场合的热泵使用环境有一定的区别,其热泵选择有何诀窍呢?


1、针对泳池水疗的热泵,要有针对性的选择。最好就是能选择根据泳池水疗工程的特殊性而定制的专用热泵,这样的热泵与泳池水疗的设备匹配性更好,能让整个泳池系统处于最优化的工作状态。


2、安全性也特别重要,在加热的时候必须要有水电分离加热防护系统,只有水与电不接触才能避免池水触电情况发生。


3、另外就是防腐蚀性,因为池水是含氯离子的,容易腐蚀设备,这对热泵的防腐蚀性提出了更高的的要求。


泳池水疗系统如何选择热泵?


LASWIM(威浪仕)空气源热泵根据泳池水疗工程的特殊性而特别定制的专用热泵,具有匹配性好、适应性强、防腐性佳、超高能效和智能控制等优势。


匹配性——它是根据泳池的环境而定制的热泵,它与泳池水疗的过滤设备、消毒设备工作匹配性更好,可以让整个泳池系统处于最优化工作状态。


适应性——采取四面进风加大双排的换热设计,在保证换热量前提下尽量减少机组尺寸,工程设计更灵活,安装更方便。


空气源热泵的蒸发器


防腐性——泳池专用热泵的冷凝器采用加强型PVC外壳和接管,能够有效抵御泳池水中氯离子的侵蚀;温泉水疗热泵的冷凝器采用PPR外壳和接管,可以适应更高水温的要求,能够为温泉水疗池提供18-60℃的舒适热水。


温泉水疗热泵的冷凝器


智能控制——电控系统,精准控制水温及运行状况,能设定时间控制或温度控制。


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