文献综述--空气源热泵热水器

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1、 文献综述 题 目 30KW 空气源热泵热水器 学生姓名 专业班级 热能与动力工程 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师(职称) 完成时间 1 空气源热泵热水器 0.引言 能源是当今各个国家可持续发展中的重要课题。我国经济已经经历了近 30 年的高速增长，而支持我国经济快速发展的基础之一是能源利用水平的迅速提 高。但是随着经济规模的迅速扩大，能源资源缺乏、结构不够合理、环境污染严 重等问题日益突出。 党的十八大提出了到2020年国内生产总值要比2000年再翻两 番的宏伟战略目标，这对能源安全等问题提出了更高的要求。在新的形势下，我 国有必要大力发展可再生能源 1， 。 而热泵产品是当今世

2、界先进的节能产品之一， 空气源热泵热水器就是在这种背景下被人们所重视及推崇起来的。 1 1 课题研究背景及意义课题研究背景及意义 1.1 能源是人类活动的物质基础 在某种意义上讲， 人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的 使用。在节约不可再生能源的同时，人类还在寻求开发利用新能源以适应人口增 加和能源枯竭的现实，这是历史赋予现代人的使命，而新能源有效地开发利用必 定要以高科技为依托。如开发利用太阳能、风能、潮汐能、水力、地热及其他可 再生的自然界能源，必须借助于先进的技术手段，并且要不断地完善和提高，以 达到更有效地利用这些能源 2。同时尽量减少不可再生能源的消耗，提高能源的 使用

3、效率也是节能技术中的一个重要课题。 中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国。能源供应持续增长，为经济 社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔 的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球 能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。 2 1.2中国能源资源有的特点 新中国成立以来，不断加大能源资源勘查力度，组织开展了多次资源评价。 中国能源资源有以下特点： 1)能源资源总量比较丰富; 2)人均能源资源拥有量较低; 3)能源资源赋存分布不均衡; 4)能源资源开发难度较大。 1.3小结 随着资源环境问题的日益突出，节能减排工作已成为我国政府

4、的工作重点， 可再生能源的开发和利用得到了前所未有的重视和发展。 近年来，空气源热泵 技术作为安全、节能、环保、高效的可再生能源真空泵技术已日趋成熟，被国内 不少专家和企业看好。热水器行业中的空气源热泵热水器行业发展迅速，逐渐从 商业应用步入到寻常百姓家庭，同时随着推广力度的加大，空气源热泵新一代热 水器也正为我国的环保事业贡献着更大的力量。 2.热泵热水器国内外发展情况 2.1国外研究状况 1824 年，卡诺提出热-功转换概念即“卡诺循环” ，奠定了热泵的理论基础。 1850 年，开尔文在此理论的基础上，提出了“逆卡诺循环”的热泵概念。从此 以后，世界各国开始对热泵技术的研究，热泵产业得到很

5、大的发展 3。 从目前的研究现状来说，在技术创新上，1998 年 Petter Neksa 等提出了 利用二氧化碳作为空气源热泵热水器工质来解决 R22 的温室效应问题，并且开 发样机进行实验研究。 该系统在气候环境 0的情况下能够把水的温度从 9升 高到 60，并且 COP 值高达 4.3。二氧化碳热泵系统不仅比电加热设备减少 75%的能耗，并且另外一个特点就是出水温度很容易可以达到 90 4。Masahiro Kobayashi 对低温寒冷地区进行了 CO2 热泵热水器研究，为日本寒冷地区的 CO2 热泵热水器使用提供依据 5。 3 在系统结构方面，美国学者 Stefans.Bertsch

6、 6等通过对带中间冷却器的双 级压缩循环、带经济器的双级压缩循环、复叠式循环三种循环进行稳态模拟，认 为在30环境温度下复叠式循环具有最好运行特性。 Satoru Okamoto 研制的 热泵系统利用海水作为低温热源，向房间进行供热 7。由于单热源热泵系统很多 时候受到气候、地域的限制，因此近年来不少高校、研究所都在从事复合热源热 泵系统的研究，例如晴天可以充分利用太阳能，阴雨天则可以采用空气源热泵辅 助供热 8。 在动态模拟上，G.L.Morrison9等提出了利用 Trnsys 仿真软件对热 泵进行全年综合性的动态仿真，并且评定了各类热泵性能等级；Minsung Kim 10 等对热泵热水器的不同型号水箱进行动态模拟，认为水箱体积越小，瞬间性能退 化越大；相反水箱体积越大，热量损失越快。Christian J. L.Hermes 等利用热 力学第一定律对家用冰箱的开启闭合建立了瞬间动