建筑设备节能技术热泵节能技术04301

开尔文 Lord Kelvin
5.1.2 热泵的起源及发展
T 布雷顿（Bragton）循环
4
1
T0
2
3 T2
s
室外空气吸入气缸中进行膨胀，降温冷却的空气 通过室外换热器吸收环境空气中的热，再进入排出 气缸被压缩到大气压力，使其温度升到高于环境温 度，送往用户，以供采暖之用。
5.1.2 热泵的起源及发展
热泵可设想如右图所示的 节能装置（或称节能机械） 高位能 ，由动力机和工作机组成热 泵机组。利用高位能来推动 动力机(如汽轮机、燃气机、 燃油机、电机等)，然后由动 动力机 力机驱动工作机(如制冷机、 喷射器)运转，工作机像泵一 样，把低位热能送至高品位 ，以向用户供热。
低位能
高于环境温 度的热源供 给热用户 工作机
温60℃。 • 有蓄热系统，高峰负荷时采用电加热作为辅助
加热。
5.1.2 热泵的起源及发展
日本的热泵试验及应用 • 1930年第一次报导热泵试验 • 1937年在大型建筑物内装备热泵空调系统，
与制冷机的发展相比，由于取暖的方式多样 化，简单而价廉，因此当时在技术上对热泵的迫 需性就不大。这就是热泵的发展明显地滞后于制 冷机的原因。
直至20世纪20~30年代，热泵有了较快的发展。 原因：
• 一方面，在这之前工业技术特别是制冷机的 发展为热泵的制造奠定了良好的基础； • 另一方面社会上出现了对热泵的需要。
5.1.1 热泵的定义
目前,标准、论文、书籍中有关“热泵”的定 义与内涵却各不相同，常给人们一种模糊不清的 热泵来自百度文库念。
• GB50155-99<暖通空调术语标准> “热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功
能转换的制冷机”。 • <新国际制冷词典>(New International
Dictionary of Refrigeration) “热泵”的定义是“以冷凝器放出的热量来供 热的制冷系统”。
5.1.1 热泵的定义
• <热泵>徐邦裕、 马最良等编 “热泵”定义为“靠高位能拖动，迫使热量从低 位热源流向高位热源的装置。
• 《热泵的原理与应用》（郁永章编） “热泵”是把处于低位的热能输送至高位的机械 ”。
• 《制冷工程技术词典》（尉迟斌编） 热泵解释为“可连续将热量从温度较低的物体（ 或环境）传递给温度较高物体的机械”。
5.1.1 热泵的定义
合理地使用高位能的问题是十分重要的。因 为实际的能量利用过程有两个特性：量的守恒性 和质的贬值性。任何用能过程实质上也可以说成 能的量与质的利用过程。要使热能得到合理利用， 必须合理使用高位能，必须做到按质用能。
节约能量的途径 ，过去认为不用能即节能， 实际上应该提高能量的利用率，“建筑节能”应 更准确地表述为“建筑合理用能”。
把“热泵”理解为一种装置或机械还不够，而 应明确是一种节能装置或节能机械。
5.1.1 热泵的定义
热泵：一种利用高位能使热量从低位热源流向高
位热源的节能装置。
热泵可以把不能直接 利用的低品位热能（如空 气、土壤、水、太阳能、 工业废热等）转换为可利 用的高品位能，从而达到 节约部分高位能（煤、石 油、天然气、电能等）的 目的。
5.1.2 热泵的起源及发展
英国的第一台热泵 • 英国霍尔丹（Haldane）于1930年在他的著作中报
导了1927年在苏格兰安装试验的一台家用热泵的安 装及试验情况。
• 这台热泵是以空气为热源作热水供应和采暖用的。
5.1.2 热泵的起源及发展
最早的大容量热泵应用 • 在1930~1931年间，美国南加利福尼亚爱迪生公司
5.1.1 热泵的定义
把水由低处提升到高处。 把热量从低温处抽到高温处。
5.1.1 热泵的定义
高位能与低位能
能源因其所处的状态不同，其价值也不同，能 量按其质量可划分为高位能和低位能两种。通常以 作功的本领来描述能量价值的大小。
例：室温下的4.1868 kJ的热量和100℃下的4.1868 kJ的热量相比，数量相等，但其质量却不同。
的洛杉矶办事处（LosAngeles）利用制冷设备供热。
• 供热量达1050kw，制热系数达2.5。
5.1.2 热泵的起源及发展
欧洲第一台较大热泵
• 1938~1939年间，安装于瑞士苏黎世。 • 以河水作低温热源，采用离心式压缩机，R12
作工质。 • 向市政厅供热175kw，制热系数为2，输出水
环境温度
5.1.1 热泵的定义
3）热泵既遵循热力学第一定律（“量”），热量在 传递和转换过程中的能量守恒；也遵循第二定律（ “质”），热量不可自发的、不付代价的、自动的 从低温物体转移至高温物体。
热泵是依靠高位能的拖动，迫使热量有低温物体 传递给高温物体。
5.1.2 热泵的起源及发展
“热泵”这个名词最早在欧洲使用约在十九世纪 初。当时，人们对能否可用“泵”将热量从温度较低 的介质送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的 兴趣。
但就压缩式热泵的理论来说，可追溯到1824年法 国物理学家卡诺发表的著名论文。
卡诺
Sadi Carnot
5.1.2 热泵的起源及发展
论证“通过改变可压 缩流体的压力就能够使 其温度发生变化”
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳
5.1.2 热泵的起源及发展
1852年，英国威廉汤姆逊
（后改名开尔文）发表论文， 提出了热量倍增器（Heat Multiplier）的概念，首次描 述了热泵的设想。
高位能 动力机
高于环境温 度的热源供 给热用户 工作机
低位能 环境温度
5.1.1 热泵的定义
热泵定义内涵的理解：
1）热泵是一种节能装置： 虽然消耗一定的高位能，但供给用户的热量是消
耗的高位热能与吸取的低温热能的综合。用户获得 的热量永远大于消耗的高位能。
5.1.1 热泵的定义
2）由动力机和工作机组成 热泵机组
5.1.1 热泵的定义
把“热泵”理解为制冷机、制冷系统、装置与 机械，各不相同。显然热泵不是制冷机，也不是 制冷系统，而应该是一种装置或称为机械。热泵 概念的引出应从合理的使用高位能的角度引出。
制冷机可以作为热泵的工作机。因为制冷循环 既制造了低于环境温度的物质，并从环境温度下 的物体中吸取热量，又制造了高于环境温度的热 量，而获得供热效果，形成了所谓的热泵作用。