热泵技术热泵技术

热泵技术发展史随着工业革命命的发展，19世纪初，人人们对能否将将热量从温度度较低的介质质“泵”送到温度较较高的介质中中这一问题发发生了浓厚的的兴趣。英国国物理学家J.P..Joulee提出了“通过改变可可压缩流体的的压力就能够够使其温度发发生变化”的原理。18544年，W.Thhomsonn教授（即大大家熟知的LorddKelvvin勋爵）发表表论文，提出出了热量倍增增器（HeattMulttiplieer）的概念，首首次描述了热热泵的设想。

当时，热热泵供暖的对对象主要是民民用，供暖需需求总量小，特特别是对由于于采暖方式及及其对环境的的影响尚没有有足够的意识识。人们采暖暖的方式主要要是燃煤和木木材，因而，热热泵的发展长长期明显滞后后于空调的发发展。

上世纪30年代，随着着氟利昂制冷冷机的发展，热热泵有了较快快的发展。特特别是二战以以后，工业经经济的长足发发展带来的对对供热的大量量需求及相对对能源短缺，促促进了大型供供热及工业用用热泵的发展展。19733年的全球性性能源危机，进进一步促进了了热泵在全世世界范围内的的发展。但热热泵在世界范范围内的大规规模商业应用用是最近20年的事，如如美国，截止止19855年全国共有14,0000台地源热泵泵，而19977年就安装了45，000台，到目前前为止已安装装了400，000台，而且每每年以10％的速度稳稳步增长。

我国的热热泵事业近几几年已开始起起步，而且发发展势头看好好。目前，我我国利用较多多的是水源热热泵，而用空空气源热泵制制取生活用热热水在国内近近两年刚刚起起步。在国际际上，由奥地地利、荷兰、加加拿大、挪威威、法国、西西班牙、德国国、瑞典、意意大利、瑞士士、日本、墨墨西哥、英国国、美国等国国发起成立的的国际能源记记过（IEA）下设热泵泵中心（HPC），专门推推广热泵技术术的转化利用用，提高能源源利用率。20022年5月19-222日，IEA热泵会议在在北京召开。这这时候IEA热泵会议第第一次在发展展中国家举行行，也是第一一次在非成员员国国家举行行。这充分表表明在中国推推广热泵产品品的巨大潜力力和光明前景景。北京市地地方政府已将将热泵技术作作为实现其能能源和环境目目标的四大支支撑技术之一一，中国已声声明加入IEA组织，这意意味着我国热热泵技术的应应用和发展开开始进入纵深深发展。热泵种类一、空气能（热泵泵）

以空空气作为“源体”，空气能热热泵，通过冷冷媒作用，进进行能量转移移。目前的产产品主要是家家用热泵空调调器、商用单单元式热泵空空调机组和热热泵冷热水机机组。热泵空空调器已占到到家用空调器器销量的40—50%，年产量为400余万台。热热泵冷热水机机组自90年代初开始始，在夏热冬冬冷地区得到到了广泛应用用，据不完全全统计，该地地区部分城市市中央空调冷冷热源采用热热泵冷热水机机组的已占到到20—30%，而且应用用范围继续扩扩大并有向此此移动的趋势势。

二、水源源热泵

以以地下水作为为冷热"源体"，在冬季利利用热泵吸收收其热量向建建筑物供暖，在在夏季热泵将将吸收到的热热量向其排放放、实现对建建筑物供冷。虽虽然目前空气气能热泵机组组在我国有着着相当广泛的的应用，但它它存在着热泵泵供热量随着着室外气温的的降低而减少少和结霜问题题，而水源热热泵克服了以以上不足，而而且运行可靠靠性又高，近近年来国内应应用有逐渐扩扩大的趋势。

三、地源热泵

地源热泵是以大地为热源对建筑进行空调的技术，冬季通过热泵将大地中的低位热能提高对建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量，以备冬用。由于其节能、环保、热稳定等特点，引起了世界各国的重视。欧美等发达国家地源热泵的利用已有几十年的历史，特别是供热方面已积累了大量设计、施工和运行方面的资料和数据

四、复合热泵

为了弥补单一热源热泵存在的局限性和充分利用低位能量，运用了各种复合热泵。如空气-空气热泵机组、空气-水热泵机组、水-水热泵机组、水-空气热泵机组、太阳-空气源热泵系统、空气回热热泵、太阳-水源热泵系统、热电水三联复合热泵、土壤-水源热泵系统等。

1、太阳-空气热源热泵系统

太阳-空气热源热泵系统是在传统的空气热源热泵系统的基础上，利用太阳能热源而新开发的系统。它可以制冷、供热、供生活热水，是一种利用自然能源、无污染、适用性广、效率高的新型冷热源系统。

2、土壤-水热泵系统

土壤-水热泵（下称土壤热泵）可利用低品位的土壤热能提供热水或向建筑物供暖。美国、德国及瑞典等北欧国家，已有上万台此类热泵装置在运行，土壤热泵技术已趋成熟，并迅速地加以推广使用。目前正在制订土壤热泵用于供暖的技术规范。

3、太阳能-水源热泵空调系统

太阳能水源热泵系统由三部分组成，即太阳能集热系统、水源热泵系统和热水供应系统。其系统是将建筑物的消防水池作为蓄水供应系统。以解决太阳能的间歇性和不稳定性。当环路水温高于35℃时，水源热泵空调系统同消防水池断开，冷却塔投入运行，当环路水温在15～35℃之间时，太阳能作为冷却塔停止运行，生活热水供应的热源收集的太阳能用来加热生活用水；当环路水温低于15℃时，环路与消防水池连通，太阳能水源热泵空调系统吸收太阳能。若仍有多余的太阳能时，可继续加热生活用水。

热泵除上述四类以外，还有喷射式热泵、吸收式热泵、工质变浓度容量调节式热泵及以CO2为工质的热泵系统。空气源热泵技术概概况热泵热水器是是一种新型热热水和供暖热热泵产品，是是一种可替代代锅炉的供暖暖设备和热水水装置。与传传统太阳能相相比，热泵热热水器不仅可可吸收空气中中的热量，还还可吸收太阳阳能。热泵热热水器通过制制冷剂温差吸吸热和压缩机机压缩制热后后，与水换热热，大大提高高热效率，充充分利用了新新能源，是将将电热水器和和太阳能热水水器的各自优优点完美的结结合于一体的的新型热水器器。目前，热热泵热水器有有空气源热泵泵热水器、水水源热泵和太太阳能型三种种系列，是开开拓和利用新新能源最好的的设备之一。

空气源（太阳能）热泵是当今世界上最先进的产品之一，该产品以制冷剂为媒介，制冷剂在风机盘管（或太阳能板）中吸收空气中（或阳光）中的能量，再经压缩机压缩制热后，通过换热装置将热量传递给水，来制取热水，热水通过水循环系统送入用户散热器进行采暖或直接用于热水供应。

地源热泵的技术原原理及特点技术原理：

地源热泵是是一种利用地地下浅层地热热资源既能供供热又能制冷冷的高效节能能环保型空调调系统。地源源热泵通过输输入少量的高高品位能源（电电能），即可可实现能量从从低温热源向向高温热源的的转移。在冬冬季，把土壤壤中的热量“取”出来，提高高温度后供给给室内用于采采暖；在夏季季，把室内的的热量“取”出来释放到到土壤中去，并并且常年能保保证地下温度度的均衡。技术特点：

环保：使使用电力，没没有燃烧过程程，对周围环环境无污染排排放；不需使使用冷却塔，没没有外挂机，不不向周围环境境排热，没有有热岛效应，没有噪音；；不抽取地下下水，不破坏坏地下水资源源。

一机三三用：冬季供暖、夏夏季制冷以及及全年提供生生活热水。

使用寿寿命长：使用用寿命20年以上，是是分体式或窗窗式空调器的的2-4倍。

全电脑脑控制，性能能稳定，可以以电话遥控，可可以进行温湿湿度控制和新新风配送。水源热泵技术水源热泵技术术是利用地球球表面浅层水水源如地下水水、河流和湖湖泊中吸收的的太阳能和地地热能而形成成的低温低位位热能资源，并并采用热泵原原理，通过少少量的高位电电能输入，实实现低位热能能向高位热能能转移的一种种技术。

地球表面浅浅层水源如深深度在1000米以内的地下下水、地表的的河流和湖泊泊和海洋中，吸吸收了太阳进进入地球的相相当的辐射能能量，并且水水源的温度一一般都十分稳稳定。水源热热泵机组工作作原理就是在在夏季将建筑筑物中的热量量转移到水源源中，由于水水源温度低，所所以可以高效效地带走热量量，而冬季，则则从水源中提提取能量，由由热泵原理通通过空气或水水作为载冷剂剂提升温度后后送到建筑物物中。

水水源热泵是利利用了地球水水体所储藏的的太阳能资源源作为冷热源源，进行能量量转换的供暖暖空调系统。其其中可以利用用的水体，包包括地下水或或河流、地表表的部分的河河流和湖泊以以及海洋。水水源热泵机组组可利用的水水体温度冬季季为12-222度，水体温温度比环境空空气温度高，所所以热泵循环环的蒸发温度度提高，能效效比也提高。而而夏季水体为为18-335度，水体温温度比环境空空气温度低，所所以制冷的冷冷凝温度降低低，能效比也也提高。水源热泵系系统可供暖、空空调，还可供供生活热水，一一机多用，一一套系统可以以替换原来的的锅炉加空调调的两套装置置或系统。

水源热热泵作为一种种新型的制冷冷供暖方式，从从技术的角度度，尤其是热热泵机组的角角度上看应当当是相当成熟熟、没有问题题的。但考虑虑到水源热泵泵技术对环境境的影响、回回灌水的水质质和温差等一一系列因素会会不会对环境境造成重大影影响，到目前前为至，仍没没有一个明确确的答复。HYPERLINK"/ljj5-2.htm"太阳能热泵热水器器太阳能热泵热水器器的定义

目前，我国国热水器市场场上的主流产产品包括燃气气、电热和太太阳热水器三三类。燃气热热水器具有价价格低、加热热快、出水量量大、温度稳稳定等优点，社社会拥有量达达到3000多万台，约约占市场份额额的43%。但是，燃燃气热水器在在使用中存在在安全隐患，必必须分室安装装且须专业人人员安装，不不易调温，需需定期除垢。电电热水器具有有卫生、可靠靠、水温易调调节、不受水水压限制、安安装维修方便便等优点，安安全性也较燃燃气热水器高高，但电热水水器也可能因因质量问题而而引发触电危危险，且它以以消耗大量优优质能源为代代价来生产低低温热水，造造成能源的严严重浪费。太太阳热水器因因其节能环保保的优势近年年来在我国得得到了迅猛地地发展。2001年全国太阳阳热水器的保保有量为3300万m2，年产量为780万m2，均居世界界首位。但是是，常规的太太阳热水器存存在初投资较较高、水资源源浪费严重、冬冬季冻管和管管路腐蚀等诸诸多问题，而而且安装位置置还受到建筑筑结构和建筑筑外观的限制制。此外，一一些新的热水水器产品也开开始在市场上上崭露头角，例例如，电磁热热水器具有更更高的热效率率和更可靠的的安全性，是是目前采用的的电热水器的的技术换代型型产品，而空空气源热泵热热水器具有风风冷热泵空调调器的基本技技术特点，只只是将冷凝热热用于加热水水而非空气，具具有节能省电电、供水量大大、安全可靠靠等优点，但但仍存在风机机的噪声和震震动问题，以以及在寒冷潮潮湿环境中室室外机的结霜霜问题。太阳阳能热泵热水水器通过直接接利用周围环环境中的低品品位热源(太阳辐射能能为主，空气气热源为辅)，使得制冷冷剂的蒸发过过程与太阳能能的集热过程程在同一装置置中进行，并并以消耗少量量的电能为代代价，将低品品位热源提高高温位后用于于生活热水的的生产，具高高效节能、全全天候、安全全可靠、安装装方便等诸多多优点，既适适用于户式集集中热水供应应，又适用于于住宅小区的的集中热水供供应，是一种种新型的、节节能环保型热热水器。

太阳能热泵泵热水器的工工作原理

太阳能热泵泵热水器采用用蒸汽压缩式式制冷热泵循循环原理进行行工作，只是是将太阳集热热器与热泵蒸蒸发器结合成成一体，使得得制冷剂在太太阳能集热蒸蒸发器中直接接获取太阳能能等低位热能能而蒸发(也称为直膨膨式热泵系统统)。它主要由由太阳能集热热蒸发器、压压缩机、冷凝凝器、热力膨膨胀阀、储热热水箱等部件件组成，如图图1所示。该装装置的具体工工作过程如下下：晴天，经经热力膨胀阀阀节流后的低低温低压制冷冷剂首先流入入太阳能集热热蒸发器中，通通过吸收太阳阳辐射能而蒸蒸发，蒸发后后的制冷剂被被压缩机吸入入并压缩成高高温高压的气气体，然后被被排入设置在在储热水箱底底部的冷凝器器中，制冷剂剂蒸汽通过与与水进行对流流换热而得到到冷凝，同时时水得热而升升温，冷凝后后的制冷剂经经热力膨胀阀阀又重新流入入太阳能集热热蒸发器中，由由此完成一次次循环。阴天天或夜间，太太阳能集热蒸蒸发器也可以以通过吸收大大气中的显热热和潜热来维维持正常的热热泵循环，从从而可以全天天候地生产热热水。太阳能热泵泵热水器的技技术特点集热效率高高、成本低

由于太阳阳能集热蒸发发器的工作温温度很低，一一般接近环境境温度，加上上集热管内具具有较高的相相变换热系数数，因此太阳阳能集热蒸发发器的集热效效率非常高。研研究表明，即即使采用顶部部无盖层、底底部无保温的的裸板集热器器，集热效率率也高达40%－80%。集热成本本非常低。当当集热板的工工作温度低于于环境温度时时，太阳能集集热蒸发器不不仅没有热损损失，反而从从环境中吸收收部分热量，此此时它相当于于一个空气源源热泵热水器器。

节能、环环保

实验验研究和理论论分析均表明明，太阳能热热利用技术与与热泵技术的的结合不仅可可以极大地改改善太阳集热热器的集热效效率，而且可可以有效提高高热泵机组的的COP(例如，据文文献报道，在在新加坡的气气候条件下，一一种太阳能热热泵热水器的的集热效率达达到40%－75%，热泵COP达到4－9,热水温度从从30℃升到55℃）。因而，应应用太阳能热热泵热水器可可以节约大量量用于生产低低温热水的优优质能源(如电能)，实现能源源的合理利用用和可持续发发展，同时缓缓解由于化石石燃料的消耗耗而造成的环环境污染问题题。

全天候工工作

太阳阳能热泵热水水器在晴天可可以利用太阳阳能生产热水水，而在阴雨雨天或夜间又又可利用大气气中的显热和和潜热作为热热泵的低温热热源，从而实实现全天候运运行。例如，澳澳大利亚的Morriison等人对一种种太阳能热泵泵热水器进行行了24小时运行测测试，结果表表明，热泵COP在2.4－3之间变化。

安全可靠靠、使用寿命命长

太阳阳能热泵热水水器一般采用用小型全封闭闭式压缩机，使使用安全的家家用电源，无无需大电流的的电气连接，运运行安全可靠靠；由于采用用常规制冷剂剂（如R134a，R22等）作为循循环工质，不不存在影响传传统太阳热水水器寿命的管管路腐蚀和防防冻问题，使使用寿命可达达十年以上。

易于与建筑实现一体化

由于太阳能集热蒸发器通常采用质轻体薄、价格便宜的裸板集热器，不仅安装极其方便，而且容易与建筑实现一体化集成。依靠良好的建筑设计，该种集热器既可丰富建筑外观又可增强维护结构的保温性能。

可以方便制成承压结构

只要适当增加水箱内胆壁厚，热水器就可方便制成承压结构，从而可以直接连接到自来水管网中。此外，由于水箱采用垂直布置方式，热水使用中水箱内冷热水搀混较少，因此增大了储热水箱中可有效利用的热水量。

太阳能热泵热水器的研究现状

1955年Sporn和Ambrose第一次提出了直膨式太阳能热泵的概念，并通过实验证明了其有效性。此后，以Chaturvedi为首的国内外科研工作者对该种太阳能热泵热水系统进行了大量的实验和理论研究，其中包括系统的热力性能、结构形式、循环工质、控制方案等，为其商业化发展奠定了一定的基础。

经济性分析

上海地区能源的单位热值和价格见表１。假设每人每天需要消耗55℃生活热水50升，则四口之家每天需要生活热水200升。查阅上海地区以往的气象年鉴，一年间其平均气温为15℃，则我们将全年平均冷水进口温度设定为15℃。为了满足此家庭全年的生活热水需要，拟选择以下四种热水器，并加以经济性分析

比较。在相同条件下各种热水器经济性能的比较结果见表２。

从表２可以看出，尽管太阳能热泵热水器的设备初投资高于其他三极管种热水器产品，但是其全年实际能源消耗量和年运行费用最少。与燃气热水器比较，太阳能热泵热水器可节约一次能源约24％（热力发电厂的发电效率按35%估算）；与电热水器和常规的全天候（辅助电加热）太阳热水器相比，太阳能热泵热水器全年节电分别达70％和36％。由于太阳能热泵热水器具有较长的使用寿命，因此若考虑各种热水器不同的使用寿命，则太阳能热泵热水器的经济性能还将进一步提高。

在所选择的四种热水装置中，采用太阳能热泵热水器提供生活热水在10年间所需的总投资和人均日平均洗浴费用最省。据此分析，太阳能热泵热水器在我国热水器市场上必将具有良好的竞争力。热泵技术三大优势势热泵技术优势一：：它能长期大大规模地利用用江河湖海、城城市污水、工工业污水、土土壤或空气中中的低温热能能。可以把我我们生产和生生活中弃之不不用的低温热热能利用起来来。

热泵技术术优势二：它它是目前世界界上最节省一一次能源（即即煤、石油、天天然气等）的的供热系统。它它能用少量不不可再生的能能源将大量的的低温热量升升为高温热量量。例如，电电热采暖消耗耗1千瓦时的电电，只能提供供1千瓦时的热热；而一般设设计施工好的的热泵系统，消消耗1千瓦时的电电，就可提供供4千瓦时的热热。有专家计计算过：同样样提供10千瓦时的热热，采用电阻阻式采暖，就就需消耗34千瓦时的一一次能源（其其中包括24千瓦时的发发电与输配电电损失）；采采用高效率的的燃油、燃气气锅炉采暖，如如不计算管道道的热损耗，还还需消耗29.11千瓦时的一一次能源；而而采用电热泵泵采暖只需消消耗2.7千瓦时电能能，再加上发发电与输配电电损失3.3千瓦时，总总计只消耗6千瓦时的一一次能源。可可见热泵技术术所消耗的一一次能源仅是是前两种供热热方式的15或近16。

热泵技术术优势三：它它在一定条件件下可以逆向向使用，既可可供热，也可可用以制冷，而而不必搞两套套设备的投资资。空气源热泵优势空气源热泵是是以空气作为为高温(低温)热源来进行行供热(供冷)的装置。

热泵热水器器在我国的发发展，业内一一般认为第一一代热水器是是燃气热水器器，第二代热热水器是电热热水器，第三三代是太阳能能热水器。而而空气源热泵泵热水器普遍遍被认为是第第四代热水器器，主要是认认为它间接利利用了太阳能能，运行效果果不受时空限限制，出水温温度全年恒定定，比太阳能能热水器更先先进。在热水水器行业内享享有“传统太阳能能热水器的升升级版”美誉的空气气源热泵，作作为第四代热热水器，它一一改传统太阳阳能产品只依依赖太阳直射射或辐射来收收取能源的方方式，利用设设备内的冷媒媒从自然环境境空气中采集集热能并通过过热交换器使使冷水升温，同同时排放冷气气。空气源热热泵热水器是是热泵技术在在生产热水方方面的一个应应用，真正实实现了水电分分离，它具备备其它热水器器不可比拟的的优势。

其优点如下下：

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高效节能：：

其输出出能量与输入入电能之比即即能效比(COPP)一般在2～6之间，平均均可达到3以上。

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安全有保障障：

加热热方式完全不不同于普通电电加热，从根根本上杜绝了了普通电加热热漏电、干烧烧等安全隐患患；

电路只有控控制线路而无无强电线路连连接，

实现了完全全的水电分离离。

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安装方便、环环保：

可可以安装在室室外空地、地地面、楼顶、阳阳台、大型停停车库、设备备层等处，不不需专门的设设备房。

无废水、废废渣、废热、废废气排放，不不会对大气和和环境产生任任何污染。

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模块化控制制功能：

由多台主机机构成的热水水供水系统，实实现模块化控控制，保证每每台主机总运运行时间一致致。

主机机由微电脑控控制自动运行行，自动启停停，不需专人人值守。

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宽气候带：：

适用于-22℃～43℃的气候环境境条件。

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自动化霜：：

主机具具有防结霜和和自动霜功能能，确保机组组在低温环境境条件下性能能稳定可靠。

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自动定时开机功能：

用户可以自己设定机组自动开机时间，从而实现峰谷用电，运行使用费更省。

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自动能量调节功能：

确保机组夏天高温条件下不会出现超负荷，冬天低温环境条件下机组稳定运行保持较高的能较比。

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适用范围广：

特别适用于宾馆、桑拿洗浴中心、招待所、学校、工矿职工洗浴、室内泳池水加温等场所。

地源热泵优缺点地源热泵优点1、属属可再生能源源利用技术

地源热泵是是利用了地球球表面浅层地地热资源(通常小于400米深)作为冷热源源，进行能量量转换的供暖暖空调系统。地地表浅层地热热资源可以称称之为地能(EartthEneergy)，是指地表表土壤、地下下水或河流、湖湖泊中吸收太太阳能、地热热能而蕴藏的的低温位热能能。地表浅层层是一个巨大大的太阳能集集热器，收集集了47%的太阳能量量，比人类每每年利用能量量的500倍还多。它它不受地域、资资源等限制，真真正是量大面面广、无处不不在。这种储储存于地表浅浅层近乎无限限的可再生能能源，使得地地能也成为清清洁的可再生生能源一种形形式。

2、属经济有有效的节能技技术

地能或地表表浅层地热资资源的温度一一年四季相对对稳定，冬季季比环境空气气温度高，夏夏季比环境空空气温度低，是是很好的热泵泵热源和空调调冷源，这种种温度特性使使得地源热泵泵比传统空调调系统运行效效率要高40%，因此要节节能和节省运运行费用40%左右。另外外，地能温度度较恒定的特特性，使得热热泵机组运行行更可靠、稳稳定，也保证证了系统的高高效性和经济济性。

据美国环保保署EPA估计，设计计安装良好的的地源热泵，平平均来说可以以节约用户30～40％的供热制制冷空调的运运行费用。

3、环境效益益显著

地源热泵的的污染物排放放，与空气源源热泵相比，相相当于减少40%以上，与电