空气源热泵技术及研究进展与使用
主讲:秦振春
一、热泵技术介绍
热泵原理：
- 在自然界中，水总由高处流向低处，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传递到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。
- 一台压缩式热泵装置，主要有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成，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或空气中（如图所示）。
- 热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中加以吸收；它本身消耗一部分能量，即压缩机耗电QB；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热QC，QC=QA+QB，由此可以看出，热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA；其制热系数为εh=QC / QB，可见εh值恒大于1。因此，采用热泵技术可以节约大量的电能。
热泵技术发展史：
- 随着工业革命的发展，19世纪初，人们对能否将热量从温度较低的介质“泵”送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣。英国物理学家J.P.Joule提出了“通过改变可压缩流体的压力就能够使其温度发生变化”的原理。1854年，W.Thomson教授（即大家熟知的Lord Kelvin勋爵）发表论文，提出了热量倍增器（Heat Multiplier）的概念，首次描述了热泵的设想。
- 当时，热泵供暖的对象主要是民用，供暖需求总量小，特别是对由于采暖方式及其对环境的影响尚没有足够的意识。人们采暖的方式主要是燃煤和木材，因而，热泵的发展长期明显滞后于空调的发展。
- 上世纪30年代，随着氟利昂制冷机的发展，热泵有了较快的发展。特别是二战以后，工业经济的长足发展带来的对供热的大量需求及相对能源短缺，促进了大型供热及工业用热泵的发展。1973年的全球性能源危机，进一步促进了热泵在全世界范围内的发展。但热泵在世界范围内的大规模商业应用是最近20年的事，如美国，截止1985年全国共有14,000台地源热泵，而1997年就安装了45，000台，到目前为止已安装了400，000台，而且每年以10％的速度稳步增长。
- 我国的热泵工业相对于世界上工业发达国家的热泵的发展应用来说有一段滞后期。早在50年代初，天津大学的一些学者已开始从事热泵的研究。70年代后期，由于能源危机所推动的世界性热泵发展也影响了我国学术界。中国制冷学会、中国建筑科学研究院空调研究所、广州能源研究所等经常组织有关热泵及低势能利用方面的学术会议。我国热泵的发展从工业上应用开始，然后才用于空调并逐步进入家庭，这也与日本及其他国家的热泵发展过程相似。
- 目前，在世界范围内热泵作为空调商品已处于成熟期，在我国也处于迅速发展期。热泵，作为一种环保节能的产品，它不仅在工业农业应用上，更多的将在空调应用上在我国发挥越来越重要的作用。