空气热能技术1.doc

空气热能技术“新能源”的重大发现东莞宇能空气热能设备科技有限公司空调技术问世已经100多年，空调已逐渐成为日常生活的必需品，空调制冷的同时必然产生大量的热，如果这部分热能可以被有效地利用，提供日常生活热水，不仅可节约大量的燃料，而且可以减少废热污染，缓解城市的热岛效应。但经过无数专业人员，几十年的努力，这个问题一直没有很好地解决。主要的难点在于热泵制冷同时要想提高制热的品质，必须提高冷凝温度，这就必然增加电耗，同时伴随着制冷量下降，“能效比”会大大降低，这是热力学基本规律决定，与采用哪种机型或工质无关。这就自然形成了一种思维定势，即热泵应用一定要追求较高的蒸发温度和较低的冷凝温度，学术界始终把热泵高温应用视为禁区。另外受常规制冷剂性能和工作压力的限制，即使降低“能效比”，也很难获得高于50的热水，热泵高温应用的尝试大都沿用研究特殊工质的技术路线，这方面的研究一直没有取得实质性的进展，空调行业的技术、工艺、产品基本上几经完全同质化。众所周知，水往低处流。而欲将水提升或传输时，则须依靠某种动力驱动的水泵。同样道理，热可以自发地从高温物体传向低温物体，而欲从低温物体传向高温物体，也必须依靠使用某种动力驱动的装置热泵。这也就是热力学第二定律所阐述的：热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。当热泵在将热由低温物体传至高温物体的过程中，在低温物体一端，由于热的失去而产生制冷效应，在高温物体一端，则由于热的获得而产生制热效应。因此，热泵工作的过程中，制冷与制热两种效应是同时并存的。概括地说，就是一个过程，两种效应。但在实际应用中，或用其制冷，或用其制热，或用其轮换制冷制热，或用其同时制冷及制热。同时制冷及制热除外，热泵单独用作制冷或制热时，其相对的另一种效应是不加以利用的。长期以来，热泵的制冷功能在空调等领域应用相当广泛，而其制热功能的应用则相对推迟和少了许多。原因并不复杂，天然冷源的作用十分有限，正是为了追求人工冷源，人们开发和逐渐完善了制冷机应用其制冷功能的热泵。而热却可以通过柴草煤炭以及油气等的燃烧很容易地获得。不必要花费过多的金钱去购置热泵这种精密的设备，和交付昂贵的电费。上世纪七十年代能源危机之后，人们开始对可以利用低品位热能的热泵重视起来。国内从九十年代开始。第一、热泵制造技术的引进，使其性能提高，售价降低；第二、环保意识日渐提高；第三、电力供应状况的改善，用电政策发生转变等原因，热泵的制热功能引起人们的关注。制冷与制热双功能的大气源热泵应用渐多，地下水水源热泵也开始在建筑空调甚至采暖系统中使用。正所谓存在决定意识，由于长期以来在空调领域内，热泵主要用于制冷，理论著述也多以制冷为主线，一般只在末尾单列热泵章节，简略表述其制热功能。论著也多以空调制冷或空调冷源为名。而在以热泵为名的专著中，则以其制热功能为主要内容。对于热泵，实际上存在狭义和广义两种理解。按照狭义理解，只有以制热或制热兼制冷为目的时，才称其为热泵。并且定义，以空气或水为低温热源的热泵，为空气源热泵和水源热泵。装有四通换向阀、制冷制热双功能者，也被称为“热泵式”或“带热泵的”等等。而广义的理解，热泵的功能即包括制冷，也包括制热，或制冷兼制热。制冷机实际上是用作制冷的热泵。也可以说，制冷机即热泵，或确切地说，制冷机是热泵的一种类型。因此，在空调领域认识这一概念应该统一为热能空调，而非空调制冷与热泵分立。热泵的理论循环正卡诺循环，也称动力循环，是把热能转换成机械能的循环。逆卡诺循环，称为热泵循环，即消耗一定的能量，使热由低温热源流向高温热源的循环。逆卡诺循环是以热力学第一、二定律为基础的理想循环。理想循环在于说明原理，实际上不可能实现，也不可能获得热泵循环的状态参数。蒸汽压缩式热泵，是利用工质的压缩、冷凝、节流和蒸发的循环，来实现热从低温物体向高温物体的传输的。在对其进行分析计算时，最具指导意义的是压焓（p-h）图所表示的蒸汽压缩式热泵的理想循环（图1）。图1中Pc为工质的冷凝压力，Pe为工质的蒸发压力。1-2为压缩机内的等熵压缩过程；2-2及2- 3为等压冷却及冷凝过程；3-4为绝热节流过程；4-1为等压蒸发过程。当热泵循环的各状态参数确定后，便可在p-h图上确定各状态点及循环过程，并可进行理论循环的热力计算。 单位质量工质的制冷量（或吸热量） qe = h1 h4 kj/kg (1) 单位质量工质的压缩功w = h2 h1kj/kg (2) 单位质量工质的放热量（或制热量）qc = h2 h3 =（h1 h4）+（ h2 h1 ） = qe +w kj/kg (3) 热泵循环的理论制冷系数制冷工况时单位制冷量与单位压缩功之比，用COPe表示，即COPe (4)由式（）与图1可见，热泵在制冷时，当制冷工况确定，冷凝温度（及相对应的冷凝压力）越高，则单位压缩功越大，热泵的制冷系数越小，反之,冷凝温度（及相对应的冷凝压力）越低，则单位压缩功越小，热泵的制冷系数越大。 热泵循环的理论制热系数；制热工况时单位制热量与单位压缩功之比，用COPc表示，即COPc= (5) 或COPc= COPe+1 (6)由式（5）与图1可见，热泵在制热时，当制热工况确定，蒸发温度（及相对应的蒸发压力）越低，则单位压缩功越大，热泵的制热系数越小。反之，蒸发温度（及相对应的蒸发压力）越高，则单位压缩功越小，热泵的制热系数越大。另由式（6）可见，热泵在制热工况时，其制热系数是永远大于1的。这是因为，热泵制热的实质是基于热的传输。而燃料燃烧或光、电转化成热，其效率则不可能超过1。经过多年的研究与实践，发明的空气热能制热技术，基本原理也是经典热力学中卡诺循环理论，但发明的跟进功原理，提出了是崭新的技术路线、创造性地解决了这一难题。利用特殊的冷凝换热机理，在不改变工质，不降低“能效比”，不损害压缩机的前提下，将单极热泵的出水温度提高到100以上。与传统的低温型热泵比较，产生热能的数量虽然没有增加，但能量价值得到了提升，为热泵技术在制热领域的应用开辟了广阔的前景，是空气热能机组应用在制热领域的重大技术突破。公司在此基础上研发生产的大型空气热能机组具有以上的核心技术，在保证原有能效比和正常供冷的情况下应用高端冷凝技术，实现了卫生热水的免费供应，具有显著的经济效益和社会效益，减少了城市的热岛效应，为开发空气热能节约能源开辟了新的广阔的领域。空气热能机组系列将夏季供冷、冬季供热、生活热水、可饮用开水等功能集于一体，采用先进的系统设计理念和专利技术，在世界上第一次真