1、热泵的起源,热泵这个名词最早在欧洲使用约在本世纪初。但就压缩式热泵的理论来说，可追溯到 1824 年法国物理学家卡诺（S. Carnot）发表的著名论文。 19世纪初，英国物理学家焦耳（J .P. Joule）论证了改变气体的压力能引起温度变化的原理。 英国汤姆森（W. Thomson ）教授，以后改名为开尔文（Lord. Kelvin）勋爵，于1852 年发表的论文中首先提出并描述了关于热泵的设想。当时称为热量倍增器 ( Heat multiplier)。,能量倍增器,供热需求量及由热泵供热的百分比,二、热泵的分类与基本图式,1分类 1按工作原理分 （1）蒸气压缩式这是热泵中最为普遍而广为应
2、用的一种形式。在这类热泵中，热泵工质通常在由压缩机、冷凝器、节流装置及蒸发器等部件组成的系统中进行循环。,（2）气体压缩式与蒸气压缩式热泵的区别在于这类热泵中工质始终以气态进行循环而不发生相变。 （3）蒸气喷射式以蒸气喷射泵代替机械压缩机。其余的工作原理均与蒸气压缩式相同。作为驱动力的蒸气可来自锅炉，也可利用工艺过程中的水蒸气或其他蒸气。,（4）吸收式,吸收式热泵通常由发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器及节流阀等组成。吸收式热泵的工质最常见的有水一溴化锂工质为水，吸收剂为溴化锂），氨一水（工质为氨。吸收剂为水）及其他。 可按其供热温度的高低分为第一类（增热型）热泵及第二类（升温型）热泵。,（5）热
3、电式,波尔帖（Peltier）效应。 优点 ：无运动件、工作可靠、寿命长、控制调节方便，振动小、噪声低、无环境污染 。 缺点：热电堆元件的成本高、效率低。,（6）化学热泵,利用化学反应吸收、吸附、浓度差等现象或化学反应等原理制成的热泵。目前尚处研究阶段。,2按热源分,热泵的热源（ Heat Source）往往是低品位的，可分为： （l）空气； （2）地表水（又可分为江河、湖泊、海水等）； （3）地下水； （4）城市自来水； （5）土壤； （6）太阳能； （7）废热（水气）等。,3按用途分,1）住宅用，制热量为170kw；2）商业及农业用，制热量为 2120kw； 3）工业用，制热量为0.1 1
4、0MW。工业用的还可进一步划分为干操用，工艺过程浓缩蒸馏等用。,4按供热温度分,（1）低温热泵，供热温度 10；（2）高温热泵，供热温度100 。,5按驱动方式分,（l）电动机驱动；（2）热驱动。热驱动又可分为热能驱动（如吸收式、蒸气喷射式热泵）及发动机驱动（如内燃机、汽轮机驱动等）。,6按热源与供热介质的组合方式分,（1）空气一空气热泵； （2）空气一水热泵； （3）水一水热泵； （4）水一空气热泵； （5）土壤一空气热泵； （6）土壤一水热泵等。,7按热泵的功能分,（1）单纯制热； （2）交替制冷与制热； （3）同时制冷与制热。,8按压缩机类型分,（1）往复活塞式； （2）涡旋式； （3）
5、滚动转子式； （4）螺杆式； （5）离心式等。,9按热泵机组的安装形式分,（1）单元式热泵机组； （2）分体式热泵机组； （3）现场安装式热泵机组。,10按热量的提升分,( 1 ）初级热泵（Primary Heat Pump )。利用天然能源如室外空气、地表水、地下水或土壤等为热源； （2）次级热泵（Secondary heat Pump ）。以排出的废水、废气、废热等为热源；( 3 ）第三级热泵（ Tertiary heat Pump ) ，与初级或次级热泵联合使用，将前一级热泵制取的热量再升温。,2 系统基本图式,（1）热泵基本循环 1）闭式蒸气压缩循环,2）带有换热器的机械蒸气再压缩循环
6、,3）开式蒸气再压缩循环,4）热驱动朗肯循环,（2） 热泵型式,1）空气一空气热泵,2）空气一水热泵,3）水一空气热泵,地下水热泵 地表水热泵 内部热源热泵 太阳能辅助热泵 废水源热泵,4）水一水热泵,5）大地耦合式,3热泵的热力经济性指标,（1）热泵的性能系数COP ( Coefficient of Performance ） 压缩式热泵,吸收式热泵制热量与输入热能的比值,（2）制热季节性能系数,HSPE ( Heating seasonal Performance Factor）HSPF =供热季节热泵总的制热量供热季节热泵总的输人能量 季节能效比SEER（Seasonal Energy
7、Efficiency Ratio）,热泵技术的应用与发展,世界范围热泵技术的应用 欧洲国家热泵技术的应用 我国热泵技术的应用,世界范围内热泵技术的应用,在今年4月24日29日在土耳其安塔利亚召开的世界地热协会2005年年会上，英、美、德、瑞士、瑞典的五位科学家和实业家从全球角度分析地热和地源热泵的发展态势，并提供重要论文地源热泵地能的普遍应用：当前世界动态,热泵技术的应用分类 (2005国际地热会议),2004全球地能热泵应用统计 compiled from data in Lund et al. (2005), WGC2005, by L. Rybach,2004全球地源热泵应用排名 com
8、piled and evaluated from data in Lund et al. (2005), WGC2005, by L. Rybach THE TOP FIVE,The ranking results can be expressed by listing the “medal winners”1st rank (Gold“): Denmark, Sweden 3x; USA 1x2nd rank (Silver“): Sweden, Switzerland 2x; Denmark, Norway, USA 1x3rd rank (Bronze“):Sweden and Swit
9、zerland 2x; China, Denmark, Norway 1x,2004全球地源热泵应用排名 compiled and evaluated from data in Lund et al. (2005), WGC2005, by L. Rybach 前5名,The ranking results can be expressed by listing the “medal winners”第一名 (金奖“): 丹麦瑞典各三次; 美国一次第二名 (银奖“):瑞典 瑞士 各两次 丹麦 挪威 美国 各一次第三名 (铜奖“):瑞典 瑞士各两次 中国 丹麦 挪威各一次,欧洲各国热泵应用现状
10、杨自强 赵琰 暖通空调2005,35(2):31-34,欧洲各国热泵销量 杨自强 赵琰 暖通空调2005,35(2):31-34,我国热泵应用与发展,我国热泵的应用与发展分为以下几个阶段 早期热泵的应用与发展阶段（1966年以前） 热泵应用与发展的断裂期（19661977年） 热泵应用与发展的全面复苏期（19781988年） 热泵应用与发展的兴旺期（19891999年） 进入21世纪后热泵发展面临挑战也面临发展的新局面（20002003年）,早期热泵的应用与发展阶段 (1966年以前),相对世界热泵的发展，我国热泵的研究工作起步约晚2030年 早在20世纪50年代初，天津大学已经开始从事热泵的
11、研究工作 1956年吕灿仁教授的“热泵及其在我国应用的前途” 20世纪60年代，我国开始在暖通空调中应用热泵 1960年同济吴沈钇教授的“简介热泵供暖并建议济南市试用热泵供暖” 1963年原华东建筑设计院与上海冷气机厂开始研制热泵式空调器 1965年上海冰箱厂研制成功了我国第一台热泵型窗式空调器 1965年天津大学与天津冷气机厂研制成国内第一台水源热泵空调机组 1966年天津大学又与铁道部四方车辆研究所合作，进行干线客车的空气/空气热泵试验 1965年，原哈尔滨建筑工程学院首次提出应用辅助冷凝器作为恒温恒湿空调机组的二次加热器的新流程，这是世界首创的新流程 1966年原哈尔滨建筑工程学院与哈尔
12、滨空调机厂共同开始研制利用制冷系统的冷凝废热作为空调二次加热的新型立柜式恒温恒湿热泵式空调机,热泵应用与发展的断裂期（19661977年）,没有一篇有关热泵方面的学术论文报道与正式出版过有关热泵的译作、著作等 国内没有举办过一次有关热泵的学术研讨会，也没有参加过任何一次国际热泵学术会议，与世隔绝十余年。 全国高校一律停课闹“革命”。但是原哈尔滨建筑工程学院徐邦裕、吴元炜领导科研小组在19661969年期间坚持了LHR20热泵机组的研制收尾工作，于1969年通过技术鉴定，这是在“文化大革命”时期全国唯一的热泵科研工作。而后，哈尔滨空调机厂开始小批量生产，首台机组安装在黑龙江省安达市总机修厂精加工
13、车间，现场实测的运行效果完全达到201，6010%的恒温恒湿的要求，这是我国第一例以热泵机组实现的恒温恒湿工程。,热泵应用与发展的兴旺期（19891999年）,房间空调器的生产已成为世界生产大国 20世纪90年代，热泵在我国的应用范围迅速扩大 正式发表有关热泵方面论文270篇，是19781988年间的10倍 全国有9个主要刊物登载有关热泵方面的论文，是19781988年刊登热泵方面论文的刊物数的2.26倍 全国正式出版热泵著作和译著共6部，其中我国学者编写或编著的热泵著作4部，是80年代的2倍 热泵专利总数161项，是19781988年热泵专利总数的20倍多。而发明专利19891999年为77
14、项，是19781988年热泵发明专利数的15.4倍 全国高校研究生以热泵技术为论文题目者，90年代约有39名，是80年代的3.9倍。曾研究过热泵技术的高校，90年代约有11所，是80年代的5.5倍,热泵应用与发展的全面复苏期（19781988年）,大量出版译著。19781988年间正式出版8本热泵书，其中译著6本，占75%。1986年一年出版了3本译著。另外，还有许多未正式出版的译文资料集 国内刊物积极刊登有关热泵的译文。19781988年间共发表27篇论文，其中译文占26% 对国外热泵产品进行测试，以便找出我国现有热泵产品与国外的差距，为我国开发、生产新产品提供参考数据 积极参加国际学术交流
15、。制冷学会先后于1979、1983、1987年组团参加了15、16、17届国际制冷会议，并组织翻译“第15届国际制冷大会”论文译丛。1984年派代表参加了在英国举办的第二届国际热泵大规模应用专题讨论会,进入21世纪热泵发展面临的新局面（20002003年）,2000年至2003年四年间，专利总数287项，是19891999年专利平均数的4.9倍。发明专利200020003年间共119项，年平均29.75项，是19891999年发明专利平均数的4.25倍。 进入新世纪，正式出版有关热泵方面的书籍共3部，其中我国学者编著2部，占总出版数的2/3，改变了以往译著居多的局面，走向自主发展之路。 20002003年中热泵文献数量剧增，如2003年文献数是1999年文献数的5倍。 20002003年全国高校有105名研究生以热泵技术为题目，平均每年有26.25名，是90年代年平均数的7倍多。 全国各省市几乎均有应用热泵技术的工程实例。甚至西藏某商住楼也采用单井回灌热泵技术。 热泵技术研究更加活跃，创新性成果累累。在短短的几年中有3项创新性成果问世 同井回灌热泵系统 土壤蓄冷与土壤耦合热泵集成系统 供寒冷地区应用的双级耦合热泵系统,参考文献,1中国建筑工业出版社 热泵 徐邦裕、陆亚俊、马最良 2机械工业出版社 空调用热泵技术及应用蒋能照等,
