化學(xué)熱泵

目前, 我國在化學(xué)熱泵的開發(fā)及利用上, 主要有吸收、吸附及絡(luò)合反應(yīng)體系的熱泵: 在增熱型熱泵方面, 主要為氯化鈣/ 甲醇型的絡(luò)合乓應(yīng)體系、分子篩/ 水的吸附體系及某些吸收式。但目前除吸收式而外, 其它類型增熱型熱泵還都只是處于開發(fā)研制階段。在升溫型熱泵方面, 主要為水/ 乙二醇、水/ 澳化鏗等吸收式。目前已有一些吸收式的升溫型熱泵用于實(shí)際工業(yè)中, 并取得了較好的效果。

按功能可把化學(xué)熱泵分為二種類型: (1)升溫型: 它利用中溫吸熱并把熱送至高溫及低溫?zé)嵩? 這種熱泵可用來把低溫?zé)崽嵘秊閼?yīng)用價(jià)值高的高溫?zé)? 用于低溫余熱、廢熱的回收。(2)增熱型。它利用少量的高溫?zé)岚训蜏責(zé)崽嵘林袦? 可用于采暖、空調(diào)的供熱。同時(shí),由于從低溫吸熱, 還可同時(shí)產(chǎn)生制冷效果。

根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的不同又可分為: (1)絡(luò)合反應(yīng)體系, 如氯化鈣/ 甲醇、氯化鈣/ 甲胺等;(2)化學(xué)吸附體系, 如分子篩/ 水、分子篩/ 氨等;(3)催化反應(yīng)體系, 如環(huán)己烷/ 苯、丙酮/ 異丙醇等; ? 吸氫合金體系; ? 籠形包合物體系等。

在宏觀上提出能量利用最優(yōu)化、環(huán)境影響最小化的熱泵綜合評價(jià)指標(biāo)，并建立氫工質(zhì)化學(xué)熱泵系統(tǒng)的溫度場、傳質(zhì)速度場和濃度分布場高度耦合的動態(tài)數(shù)學(xué)描寫，實(shí)現(xiàn)對氫工質(zhì)化學(xué)熱泵系統(tǒng)的能量利用與傳遞規(guī)律的描述，建立化學(xué)熱泵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，并實(shí)現(xiàn)對化學(xué)熱泵系統(tǒng)的整體優(yōu)化。有助于提高中低品位熱量的利用率，保護(hù)資源環(huán)境，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。.

按熱源種類不同分為：空氣源熱泵，水源熱泵，地源熱泵，雙源熱泵（水源熱泵和空氣源熱泵結(jié)合）等。

熱泵空氣源熱泵

原理

空氣源熱泵在運(yùn)行中，蒸發(fā)器從空氣中的環(huán)境熱能中吸取熱量以蒸發(fā)傳熱工質(zhì)，工質(zhì)蒸氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后壓力和溫度上升，高溫蒸氣通過黏結(jié)在貯水箱外表面的特制環(huán)形管時(shí)，冷凝器冷凝成液體，將熱量傳遞給空氣源熱泵貯水箱中的水。

熱泵工質(zhì)

空氣源熱泵傳熱工質(zhì)是一種特殊物質(zhì)，常壓下其沸點(diǎn)為零下40℃，凝固點(diǎn)為零下100℃以下，該物質(zhì)冷的時(shí)候是液體，但很容易被蒸發(fā)成氣體，反之亦然。在實(shí)際運(yùn)行中，空氣源熱泵中傳熱工質(zhì)的蒸發(fā)極限溫度為零下20℃左右，因此5℃的環(huán)境溫度對如此低的溫度也是“熱”的，甚至下雪的溫度，比如說0℃，相比之下也是熱的，因此，仍可交換一些熱能。

熱泵水源熱泵

原理

地球表面淺層水源（一般在1000 米以內(nèi)），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太陽進(jìn)入地球的相當(dāng)?shù)妮椛淠芰浚⑶宜吹臏囟纫话愣际址€(wěn)定。水源熱泵技術(shù)的工作原理就是：通過輸入少量高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。水體分別作為冬季熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在夏季將建筑物中的熱量“取”出來，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，以達(dá)到夏季給建筑物室內(nèi)制冷的目的；而冬季，則是通過水源熱泵機(jī)組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物中采暖。

優(yōu)勢

與鍋爐（電、燃料）和空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)相比，水源熱泵具明顯的優(yōu)勢。鍋爐供熱只能將90%～98%的電能或70%～90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量，供用戶使用，因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量；由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10～25℃，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5～4.4，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50%～60%。因此，近十幾年來，水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美及中、北歐等國家取得了較快的發(fā)展，中國的水源熱泵市場也日趨活躍，使該項(xiàng)技術(shù)得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，成為一種有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。

熱泵地源熱泵

地源熱泵是一種利用淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供熱的熱源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的熱量取出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1kWh的能量，用戶可以得到4kWh以上的熱量或冷量。

熱泵高溫空氣能熱泵

高溫空氣能熱泵從字面來理解是指制熱出水溫度高于60℃（即：高溫?zé)崴┗虺鲲L(fēng)溫度能夠達(dá)到 80 ℃以上的熱泵（即：高溫烘干熱泵）。相對今天市場上熱銷的常規(guī)熱泵而言，常規(guī)熱水溫度一般是55℃以下，而新一代高溫空氣能熱泵可制取高達(dá)85℃左右的高溫?zé)崴?，能夠運(yùn)用于電鍍，巴氏消毒，屠宰，玻璃清洗，印染等行業(yè)。

工作原理

高溫空氣能熱泵工作原理是：利用逆卡諾循環(huán)原理，通過自然能(空氣蓄熱)獲取低溫?zé)嵩矗?jīng)系統(tǒng)高效集熱整合后成為高溫?zé)嵩?，用來?供)暖、干燥或供應(yīng)熱水。

優(yōu)點(diǎn)

高溫空氣能熱泵的四大優(yōu)點(diǎn)：第一，節(jié)能，有利于能源的綜合利用，高溫空氣能熱泵是把空氣中的低溫?zé)崮芪者M(jìn)來，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮?，其?jié)能效果相當(dāng)顯著；第二，有利于環(huán)境保護(hù)；第三，冷熱結(jié)合，設(shè)備應(yīng)用率高，節(jié)省出投資，第四，因?yàn)樗请婒?qū)動，調(diào)控比較方便。相比電鍋爐，可以節(jié)約50%以上的電力消耗，而且減少了經(jīng)常更換電熱管的麻煩；相比傳統(tǒng)煤鍋爐和燃油鍋爐，無污染，無排放，安全，省去了每年例行的安檢，省去了專業(yè)的鍋爐工，全自動控溫，運(yùn)行費(fèi)用也大幅降低50%以上。高溫?zé)岜媚軌蛲瓿赡撤N特殊領(lǐng)域供熱供冷需求的熱泵。一般來講，高溫空氣能熱泵采用專門的熱泵壓縮機(jī)，特殊的制冷劑及系統(tǒng)。