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1、空气源热泵三联供系统的应用与研究摘要目前，伴随着建筑的多用途化发展，对中央空调的功能要求也越来越广，从传统的空调制冷供暖到目前的热水一体化要求。由于地下矿物质能源的日益匮乏，致使新能源节能环保产品不断推出，近几年空气源热泵热水器受到广大用户的青睐，与之相关的节能产品相继走入市场，如三联供产品也受到推销人员的吹捧。近几年各大热泵生产厂家及知名空调厂家纷纷推出三联供机型，即同时可实现制冷、制热及加热生活热水功能。空气源热泵三联供系统就是基于这样的背景下开发出来的，空气源热泵三联供系统的使用解决了建筑中的空调及常年供应热水的要求。关键字：空气热源泵；节能；发展Abstract At present,
2、 with the development of multi use of the building, the functional requirements of central air conditioning is also more and more widely, from the traditional air conditioning and refrigeration heating to the current hot water integration requirements. Due to the increasing scarcity of underground m
3、ineral energy, resulting in new energy saving and environmental protection products continue to introduce, in recent years, air source heat pump water heater by the majority of users of all ages, and the energy-saving products have entered the market, such as triple for the product has also been tou
4、ted sales personnel. In recent years, the major heat pump manufacturers and well-known air-conditioning manufacturers have launched a triple for models, that is, the same time to achieve cooling, heating and heating of hot water. Air source heat pump system is developed based on this background, the
5、 use of air source heat pump system for the use of the building air-conditioning and perennial supply of hot water requirements. Key words: air heat pump; energy saving; development目录摘要1Abstract21前言42 国内外空气能热泵发展市场现状63空气源热泵三联供系统的工作原理83.1热泵工作原理83.2热泵热水机组特点94空气源热泵三联供系统的特点及应用分析114.1热泵特性114.2热泵出力与气候124.3
6、热泵应用134.4应用中的问题与分析165空气源热泵热水器前景分析说明18总结21致 谢22参考文献231前言所谓热泵，就是靠电能拖动，迫使热量从低位热源流向高位热源的装置。也就是说，热泵可以把不能直接利用的低品位热能(空气、土壤、井水、河水、太阳能、工业废水等)转换为可以利用的高位能，从而达到节约部分高位能(煤、石油、燃气、电能等)的目的。类似于人们把水自低水头压送至高水头的机械称为“水泵”，把气体自低压区送至高压区的机械称为“气泵”（在我国习称气体压缩机），因而把这种输送热能的机械称为“热泵”。因此，在矿物能源逐渐短缺、环境问题日益严重的当今世界，利用低位能的热泵技术已引起人们的关注和重视
7、。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 Coefficient of Performance）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
8、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。现代许多楼宇（如酒店、宾馆、酒楼、健康中心、办公写字楼等）很多采用集中中央水冷机组系统供冷，同时每天又需要大量卫生热水供应。空调供冷与热水供应成本费用占整个大楼运行成本的大部分。在提倡“低碳生活”的今天，在日益紧张的能源的环境下，如何尽量降低建筑能耗，如何节省运行费用，如何节能的投资已经成为了投资经营者所关
9、心的问题之一。参照以前的经验，实现空调、热水、供暖的问题常常采用的是“供冷机组+锅炉”的模式来解决问题，在今天看来，这实际上是很大的浪费，首先在中央空调供冷的同时大量的废气废热排放到大气中去。其次，不管春夏秋冬，锅炉必须开启制取生活热水，另一方面需要大量的燃料燃烧，增加费用支持的同时也对周围环境造成极大影响，影响身体健康。如何将废气废热利用起来，如何减少制取生活热水的费用，空气源热泵三联供系统为此诞生了。 2 国内外空气能热泵发展市场现状 空气能热泵这一技术在国外已经有几十年的应用历史，欧盟、澳大利亚等国家也早已将空气源空气能热泵技术列入可再生能源范围，并给予相应的政策支持。在中国，空气能产业
10、化虽然只是十几年时间，但发展速度很快。但要进一步提升我国热泵产业和技术在全球的竞争力，使空气能技术能够在家庭、建筑、工业中得到充分利用，还需国家层面的认可。将空气能列入国家可再生能源法，给予国家层面的政策支持和资金补贴，已成为业内最强烈的呼声。近来年，在全球气候变化日益显现的背景下，世界各国开始重视并推动低碳经济的发展。热泵热水器作为新兴的新能源产业，经过十多年的发展热泵技术性能及经济性已全面优化，在各国政府环保政策的推行下，市场竞争力进入白热化阶段。作为全世界热泵热水器的重要制造市场和消费市场，国内热泵热水器市场有哪些独到的优势呢?而国外的热泵跟我们又有着哪些不同呢?对于提供生活热水的热泵产
11、品，除中国、日本两国，欧盟、美国、澳大利亚等地区和国家对产品的性能系数的要求较低。在这些地区，热泵热水器的定位主要是取代电热水器，即使热泵的COP 值高于2.0W/W，也被认为具有显著的节约电力的效果。因此，即使是使用R134a制冷剂的热泵装置热力效率较低，仍被广泛采用。目前，R134a 制冷剂是欧盟、美国、澳大利亚等地区和国家销售的热泵热水器中最普遍采用的制冷剂。使用R134a 制冷剂的热泵热水器易获得较高的出水温度，符合相关国家和地区对生活热水的卫生要求。在中国，热泵热水器标准规定最低COP 值为3.4W/W，使用R134a制冷剂的热泵热水器难以符合此项要求，日本的情况也类似。市场对热泵热
12、水器效率的期望较高，使得中日两国的热泵热水器较少使用R134a。澳大利亚和新西兰的情况与美国有不少相似之处，整体式热泵热水器是主要的品种。近年来，对热泵热水器的应用采取了类似促进太阳能热水器的鼓励政策，预计年销售量可增至1.2 万台，在热水器市场的占有率约为1.5%。通用电气公司从2009 年起开始销售需求响应型复合热源热泵热水器，该热水器的空气源热泵单元以小功率、高效率的持续运行作为基本模式，辅助电热元件在需要较高温度的热水进行消毒处理，或者热泵供热未能满足需求时投入运行。按需求响应运行，要求电热元件只在电网负荷低谷时段或者有临时特殊需求时投入运行，为用户节省电费。通用电气公司预计，一台储水
13、容量约200L 的复合热源热泵热水器平均每年可以减少2500kWh 的电力消耗。该产品是通用电气公司开发的智能电网家电系列产品之一，主要针对电热水器市场，通用电气公司期待采用新技术热泵热水器能够开拓庞大的热泵热水器潜在市场。需求响应(DemandResponse)即电力需求响应的简称，是指当电网负荷较高时，电动器具接收到供电网络传送的相应信号后，改变常规运行模式，减少或者推移某时段用电负荷，响应供电方要求，从而改善电网运行质量，同时降低用户电费支出。供电频率是反映电网运行状态的一个特征量，通过供电频率的测量基本可以确定电力供求情况的变化，供电频率提高意味着供过于求，反之则意味着供不应求。具有需
14、求响应功能的家用电器可以根据频率的变化及时调整运行状态，在基本不影响用户正常使用的情况下，稳定电网运行状态。在美国，住宅电力消费约占全部电力生产的37%，厨房电器、照明、采暖和空调的耗电量约占美国家庭电力消费的82%。需求响应型家用电器是通用电气公司零净能耗住宅开发计划的主要内容，迄今该公司已成功开发出冰箱、洗衣机、热泵热水器等一系列具有需求响应功能的产品。目前，欧盟和美国一些家电制造企业也在积极开发类似产品。采用小容量热泵系统和大容量储水箱的配置方案是日本热泵热水器的特点。日本电网普遍采用价差较大的分时计费政策，深夜电网低谷负荷时段的电价约为基本电价的1/5，配备大容量储水箱可以在电网低谷负
15、荷时段储存充足的热量，以满足全天的热水需求，一般情况下在非电网低谷负荷时段，热泵系统无需运行。较小容量的热泵系统需要长时间持续运行，才能为大容量储水箱提供足够的热量，通常蓄热运行时间长达4 8 小时，这种运行方式对均衡电网用电负荷较为有利。此外，较小容量的热泵系统有利于降低热泵系统的制造成本。由以上内容可知，我国热泵市场和国外相比，既有政策上的差异，也有设计理念上的差异，市场的发展轨迹也不相同。3空气源热泵三联供系统的工作原理3.1热泵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
16、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
