空气源热泵供热原理及特点分析

发表时间:2020/6/16   来源:《工程管理前沿》2020年第6卷3月7期   作者:王飞
[导读] 为贯彻落实国家“可持续发展”的政策方针,近年来空气源热泵技术凭借其来源性广
        摘要:为贯彻落实国家“可持续发展”的政策方针,近年来空气源热泵技术凭借其来源性广、适应性高以及可操作性强的显著优势,被广泛应用于各行各业的生产作业中,由此在降低传统设备能源损耗量的同时,也极大地提高了不可再生性资源的利用率,最终为国家可持续发展目标的实现奠定了良好基础。鉴于此,本文主要基于空气源热泵技术的工作原理,对其作业特点进行了全面探析,为人与自然的和谐相处奠定良好基础。
关键词:空气源热泵;技术工作原理;技术作业特点
       
一、空气源热泵技术的基本概述
        (一)空气源热泵技术的定义
        简单来讲,所谓的“空气源热泵技术”本质上是一项高效节能环保型技术,在具体应用过程中依靠电能的拖动,热泵装置主要用于将低位热源热量使其流动到高位热源,由此在把不能为人们直接利用的低品位热能(空气、太阳能、土壤、井水河水以及工业废水)转换为可让人们直接利用的高位能的同时,降低原有有限高位能(煤炭、燃气、电能)的损耗,为节能环保作业目标的实现奠定良好基础,而在当前伴随原有高位能源损耗量的持续增加,环境污染问题也愈发严重,为从根本上贯彻国家“可持续发展”的战略方针,将热泵技术广泛应用于企业生产作业中式极为必要的。
        (二)空气源热泵技术的作用
        随着社会主义市场经济的不断发展和科学技术的不断进步,在人们环保意识不断提高的新产业时代背景下,空气源热泵技术的研究作业也得到了各界的高度关注。经大量调研数据分析可知,在热泵热水机组使用过程中,“空气+电”是机组主要的利用能源,这种无污染型可再生原料的使用,在一定程度上不仅极大地降低了原有能源物质的损耗,确保了国家经济的可持续发展,与此同时运用空气源热泵为供热系统输送能量,还有效地降低了空气污染物的排放量,有效地规避了温室效应的产生,在实现我国“低碳环保”战略发展要求的同时,优化了人们生活环境,保障了人们生命财产安全。作为一种新型技术手段,热泵技术的应用不仅曹组简单、可控性强,与此同时还具有降低使用风险以及减少资金投入的显著优势,在热泵热水机组的广泛利用下,把机组放在建筑物的顶层或者室外的平台上不仅有效实现了水、电分离,还极大地降低了使用过程中的事故发生率,进而为人们提供了更好的用水体验。经大量调研数据分析可知,现阶段空气源热泵常用于夏热冬冷地区,云南大部,贵州、四川西南部,西藏南部一小部分地区,与此同时,空气源热泵机组的应用范围早已由长江流域北扩至黄河流域,即已进入气候区划标准的II区的部分地区内。
二、空气源热泵技术的使用原理
        空气源热泵是把丰富的空气作为系统的低温热能,利用逆卡诺原理(从需要冷却的环境中吸收热量,通过绝热压缩使其升温,将热量传递给高温介质(接受温度的物体),放出热量之后,进行绝热膨胀,是温度降低至初始温度,回到最初的状态,从而完成一个循环),消耗少量的电能,将空气中大量的低温热能转变为高温热能的节能、高效、环保的热泵技术,具体而言其循环作业流程如下图所示:
       
        图1.逆卡诺原理循环图
        “人往高处走,水往低处流”是生活中一句耳熟能详的谚语,其中“水往低处流”是自然界中一种十分普遍的自然规律,换言之在热量的传递过程中,倘若没有人为干扰亦或是技术利用,热量也是由高处向低处传递的,但在当前科学技术不断发展和广泛应用的新市场环境中,借助先进技术不仅可实现水往高处流,也可将热量传递的顺序变为从低温热量传递到高温热量,其中热泵就是基于逆卡诺循环原理,从装置周围环境中吸取热量而后将其传递给温度较高媒质的一种热量提升装置,在一定程度上热泵的应用不仅极大地提高了热量的利用率,与此同时在降低能源损耗,提高热量运输质量和运输效率等方面也发挥了重要作用,是现阶段我国一项重要的节能环保型技术手段。
        蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀是热泵热水装置的四大构成部件,其应用原理是将环境中热量转移到水中,由此来实现冷水加热成热水的目的,具体而言其作业流程如下: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。空气源热泵机组的能量转换,是利用其压缩机的作用,通过消耗一定的辅助能量(如电能),在压缩机和换热系统内循环的制冷剂的共同作用下,由环境热源(空气)中吸取较低温热能,然后转换为较高温热能释放至循环介质(如水、空气)中成为高温热源输出。
       
        图2.构件运行图
三、空气源热泵技术的应用特点
        (一)安全性
        与传统热能生产技术相比,安全性是空气源热泵技术应用的显著特点之一,具体而言在实际作业过程中,热泵机组在作业过程中,只是对“空气+电”进行反复运转,无需对内部构件做加热处理,由此降低了供热过程中漏电问题发生率的同时,切实有效地保障了人们的生命财产安全。与此同时,作为一项节能环保型技术手段,热泵技术的应用不仅具有极高的使用效益,此外人们在日常生活中还降低了煤气的使用频率,由此在不断降低煤气泄漏亦或是一氧化碳中毒问题的同时,为人们营造了一种安全的生活环境,切实提高了人们人身安全系数。
        (二)舒适性
        随着近年来社会主义市场经济的不断发展,人们对于自身居住环境也提出了较高要求,而热泵技术的应用在一定程度上切实保障人身安全的同时,也满足了现阶段人们的高质量居住需求。与传统加热技术相比,储水式的热泵机组在蓄水的同时,还能根据周边环境温度对水温进行有效调节,从而在满足人们日常生活需求的同时,极大地提高了用户体验,尤其与传统系统相比,热泵机组的应用避免了传统系统多水龙头同时放水作业,缩短了人们使用温水的时间,并且最主要的是热泵结合供水系统还满足多人同时用水需求。
        (三)节约性
        在当前房建工程建设规模和数量持续增加的新市场经济常态下,传统供水系统的应用不仅需要消耗更多建筑资源,与此同时也无法切实有效地保障供水系统的稳定性,在一定程度上对企业和国家的整体发展造成了极为不利的影响。但相对的热泵技术的使用,不仅有效地降低了系统使用过程中对于不可再生资源的使用量,此外在降低建筑能源耗损成都、减少系统平衡运转过程中资金使用量以及工程资金投入量等方面也发挥了显著优势,在当前多元化市场竞争环境下,不仅切实有效地保障了系统运行的安全性,还减少了施工单位在房建工程作业中供暖方面的资金投入,以此为企业可持续发展目标的实现奠定了良好基础。
        空气源热泵广泛应用的新市场经济常态下,与电供暖相比,空气源热泵在-25℃乃至-50℃环境条件下,容可确保制热运行的稳定性。就目前来看,超低温空气热源泵、高温热泵、常规热泵和泳池热泵是现阶段较为常见的热泵类型,在使用过程中为达到预期制热目的,企业须根据地区气候以及环境的温度来选择合适热泵。空气源热泵能效指的是热泵系统可以达到的制热量和输出功率的比值,当工况不变的情况下,比值跟热泵系统的效率是成正比的,也就是比值越大,效率越高,也就越节约能源。所以在比较制热系统 COP值之前,一定要确保各热泵系统的工况是没有差异的,这样得出的比值才更准确。衡量机组的节能程度以及用户需求的满足度的决定性标准就是能效的高低。专家们也针对此做了一系列的实验,并得到以下数据。通过下列数据可知,与点供暖相比,空气热泵在环境温度较高以及进水温度较高时,能效和制热效果较好,反之在环境温度下降以及进水温度较低时,能效和制热效果也较差。
       
        图3.空气源热泵低温环境的能效测试表
四、结语
        简而言之,伴随人们环保意识的不断增强,为贯彻落实国家’可持续发展的政策方针,在生活热水制取过程中,近年来国家相关部门也加快了对新型技术的研发,具备来源性广、适应性高以及可操作性强优势的热泵技术由此应运而生,虽然在使用过程中还存在某些问题,但与传统供热系统相比,无论是安全性、舒适性、节约性亦或是环保性和低碳性,热泵技术都具有显著应用优势。
       
参考文献:
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        [2]陈骏骥,杨昌仪,蔡佰明.低温强热型空气源热泵热水器试验研究[J].流体机械,2013,12(01):101-102.
        [3]俞丽华,马国远,徐荣保.低温空气源热泵的现状与发展[J].建筑节能,2017,12(03):144-147.
        [4]申建军,柴沁虎,马国远.空气源热泵低温适应性研究的现状及进展[J].能源工程,2012,11(05):112-114.
       
       
2.增加现实中适用的范围这一块内容。
       
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