水汽能型热泵系统简介

1、水汽能型热泵系统简介人类的生存与发展离不开能源的利用，为了满足人们日常的工作、生产和生活的需求，人类对自然资源进行了大量的开采，不断利用自然界各种能源。在各种大量无序的开采利用过程中，造成了环境污染、资源浪费，进一步危害了人类自身的生存。与此同时，人类为了更好地生存与发展，不断地向大城市集中，造成城市的拥挤与资源的浪费，城市的能源利用问题亟待解决。为了寻找新的能源，人类付出了艰辛的劳动，无论太阳能、风能、潮汐能、核能等等的利用，都不断地带动了人类社会的进步与发展。进入20世纪，人类对能源消耗更加巨大，对新能源的渴求变得更加急切，在这样的一个背景下水汽能热泵系统应运而生。1.1, 水汽能及水汽能

2、热泵地球表面的水体与各类大气下垫面（如土壤、森林、草地、建筑等）及各类含水物体中蕴含了大量的液态水，液态水在各类物质的表面无时不刻地发生汽化，也就是从液态转变为气态。在其转变过程中，液态水吸收环境的热量（即汽化潜热）后变为气态的水汽进入到空气中，因而空气中的水汽本身含有了大量的热量。就其本质而言，其所吸收的所有热量均来自于太阳所赋予地球的热量，所以，这部分能量也是太阳能的一部分。空气体量相对于人类而言是无限大的，所以在空气中的水汽含有的热量也是无限的。这部分热量一直都存储在空气中的水汽内，当水汽遇冷凝结时又会释放出来，在这个过程中，水会呈现气态、液态共存的现象，而热量就是在这个转变过程中得到了

3、释放。由于水汽的形成是自发进行的，热量是自动进入到水汽内的，所以这部分能源是无偿且无限的。由于这部分能源是储存在空气中的水汽内、由水汽与液态水转变过程中得到，因此它的发现者黄国和将之命名为水汽能。由于空气中的水蒸汽体量巨大，其蕴含的热量超过了地下所埋藏的煤炭、石油和天然气所含热量的总和，因此水汽能的储存量是极其巨大的，水汽能的利用是可循环的，不处在枯竭与短缺，在利用过程中不存在对环境的污染。水汽能热泵技术是一种充分利用空气中水蒸汽热量的可再生能源技术，在冬季充分利用水汽能收集器收集空气中含有的水蒸汽所蕴含的热量，通过水汽能热泵将这部分低品位热量提升，作为中央空调的热源提供以及生活热水的供应；在

4、夏季，水汽能热泵将吸收的建筑热量回收为生活热水，利用作为高效冷却器将多余部分的热量散发到空气中，从而作为中央空调的冷源提供。水汽能热茶机至热用户图i水汽能热泵工作原理图水汽能热泵空调系统主要由水汽能收集器、水汽能热泵、水汽能运输系统、水汽能利用系统构成，水汽能收集器放置于建筑的室外（屋顶或者裙房楼顶），水汽能热泵放置在建筑地下机房内，利用水汽能运输系统中的外循环水泵将外循环液在水汽能收集器与水汽能热泵之间来回循环（外循环液在冬季为防冻液，在低温下不结冰，不板结，具有较好的流动性与热交换率，在夏季为普通的自来水）。同时，利用水汽能运输系统中的内循环水泵将内循环液在水汽能热泵与水汽能利用系统中的室

5、内设备之间来回循环。在冬季，低温防冻液在水汽能收集器中吸收空气中水汽的热量，温度升高；温度升高后的防冻液在外循环水泵的作用下进入水汽能热泵，水汽能热泵工作后将热量品质提升、温度提高，将热量传递给内循环液，内循环液在内循环水泵的作用下流入水汽能利用系统设备，从而将热量传递到最终室内用户。在夏季，内循环液在水汽能利用系统设备中将最终室内用户的热量提取出来，通过内循环水泵传递给水汽能热泵，水汽能热泵将这部分热量传递给外循环液，外循环液在外循环水泵的作用下进入水汽能收集器内，通过水汽能收集器将热量传递给空气，具体形式如下图。空气中的水汽最终室内用户=J水汽能运输系统水汽能利用系统2水汽能利用流程图水汽

6、能收集器水汽能热泵现阶段，水汽能热泵主要应用于建筑节能与能源应用领域，在占建筑能耗60%Z上的暖通空调系统中,水汽能热泵能够完成冬季低温制热、夏季高温制冷、全年供应生活热水工作。通过水汽能收集器与水汽能热泵的高效联合运行，绝大部分地区（包括严寒地区、夏热冬冷地区）大部分时间段内（高温低湿时期以及低温高湿时期）都能够实现低成本、高效率地提供建筑用冷热源及生活热水源。通过采用水汽能热泵的暖通空调系统，能够将建筑能耗大大降低；同时由于其冬季制热效果突出，完全可以取代燃油及燃气锅炉进行冬季供热，故能够减少化石能源的消耗、减少燃烧化石能源过程中所排放的污染物，达到节能、环保的目的。根据现有利用水汽能热泵

7、进行暖通空调供应的具体示范工程统计，水汽能热泵中央空调系统比常规中央空调系统节能50犯上，年减少碳排放70犯上，全球推广使用水汽能热泵率达到20%则可以减少碳排放3.2亿吨。因此当水汽能热泵在城市可持续发展中具有不可替代的作用。水汽能热泵的工作状态受到水汽能采集器采集来的水汽能本身品质的影响，采集来的水汽能品位越高，水汽能热泵工作状态越稳定、工作效率越高。为了使水汽能热泵工作在较高的效率下，应尽可能提高水汽能采集系统的采集效率、初级能量交换器的交换效率、采用特殊提升工质、采用高效电子膨胀装置等。1.2, 水汽能热泵技术创新及技术优势现阶段水汽能热泵应用技术已经发展到第六代技术，由原来的热源塔热

8、泵空调系统上升到水汽能热泵系统，主要技术创新有：1）采用全天候太阳能（水汽能）收集器、消噪汽雾分离器，采用无缝拼接防渗漏办法，使全天候太阳能热源塔在吸收空气中低温位水汽能作为热泵冷热源时，运行稳定、效率高，对环境无任何污染，同一套设备冬夏季节皆可使用，豆季作为高效冷却塔，冬季作为热源吸热塔利用，在使用过程中不仅没有传统冷却塔取热飘雾污染环境现象，同时对比传统空气源热泵制热消除了结霜的情况。同时在塔内将喷嘴进行了处理，使之雾化液滴加大换热面积，以大幅度的提高换热效果。2）采用小温差蒸发器、小温差冷凝器、程流回油装置、宽工况膨胀装置、低热源经济器、热虹吸回油装置等应用于低温热源塔热泵，使其在标准工

9、况检测条件下和低温实用工况测试条件下，具有制冷工质蒸发温度高和冷凝温度低，压力差小、功耗低高效节能和良好的耐恶劣气候性能优势，达到制冷制热供热水三用。3）采用基于湿蒸发的冷浓缩系统专利技术应用于稀释溶液浓缩，解决第一、二代的开式热源塔的溶液浓度降低导致吸热效果差的重大难题，使稀释循环溶液浓缩成本大幅度降低80%浓缩效果提高90%采用平时储液池储存稀释溶液不排放，在规定条件下启动冷浓缩系统进行浓缩，将浓缩后的高浓度的溶液储存起来，按自动控制系统的检测适时将高浓度溶液注入热量输送系统。降低溶液的腐蚀度达到环保排放标准。4）采用全天候太阳能收集器在夜晚峰谷电价时与夜晚空气中的水汽能交换热量、将热能储

10、存在高能存储仓内，白天尖峰电价时用高导热换热器交换高能存储仓内的冷热量做为热泵主机的冷热源来提供建筑物内空调的冷热水。5）利用开式换热、闭式循环技术，冬天将蒸发器（夏天为冷凝器）内换热铜管连接加长到外面，在水汽能收集器和蒸发器之间采用超导换热器水箱，以满液式换热方式换热，预防和减少热泵主机蒸发器的内铜管结垢从而避免主机换热衰减。也避免了闭式热源塔直接和空气换热可能的外部结霜和效率降低。6）采用全天候太阳能水源热泵节能控制系统、水汽能采集监控系统，用互联网+的思维及技术方法解决了原有热源塔热泵系统因为人工操作而造成的溶液浓度不稳定、添加抗冻剂不及时造成的停机甚至冻坏热泵主机的问题，系统运行稳定。

11、并能进行能源消耗统计、能源监测、能源管理和分配。并进行计算机变频控制技术让热泵主机、水泵、风机等按需供能。7）形成一整套水汽能热泵采集监控智慧节能系统理论及技术。目前，水汽能热泵系统已具有国际发明专利一项、国内发明专利七项、实用新型专利二十余项，计算机软件著作权两项，版权四项，具有完整的知识产权保护体系。水汽能热泵应用技术优势主要有：1）节能：比常规油气锅炉或油气直燃机供空调和生活热水方式节能60%认上。2）超低温运行与全天候太阳能利用：突破了常规空气源热泵中央空调在4度以下结霜结冰不能持续换热的局限，-20C都能良好运行；突破了常规太阳能空调只能在白天、晴天且有太阳光才能使用的局限性，下雨、

12、下雪和晚上都能利用太阳能热量。3）环保：淘汰了大部分冬季供热取暖采用煤炭、油气锅炉等化石能源为燃料的高污染高碳方式，避免锅炉爆炸隐患。4）净化空气：吸附空气中的灰尘净化空气，大幅度降低城市的PM2.5值。随着对水汽能研究的深入，水汽能热泵高温、低温工作范围及效率逐渐提高，其应用范围相应增大。在采用了高效双级压缩、喷气增始技术、高效电子膨胀阀逻辑判断及处理、高效初、中、高能量交换器换热技术、神经网络控制等技术后，水汽能热泵将吸收来的水汽能品位进一步提升，从而应用在其他用能系统中。第六代水汽能型热泵改变了原有设备（水冷螺杆机组+锅炉）低效率的大温差传热设计配置，省去了锅炉，实现了冷暖空调热水三联供，一机三用。水汽能热泵空调系统实现了四个方面的革命：第一，采用水汽能收集器将储存在大气中水蒸汽内的太阳能提取出来，通过水汽能热泵系统把水蒸汽中的热量转化为空调需要的热能。夏季能效比在56之间，冬季能效比在3.5以上。第二，采用能源天网系统，提供了智能化管理控制系统，使运行工况更精准，实现智能管理节能；第三，实现了一机多