大连理工大学网络教育学院
本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目：浅析热泵技术在暖通空调领域的应用及发展
层 次： 专科起点本科
专 业： 建筑环境与能源应用工程
年 级： 年 季
学 号：
学 生：
指导教师：
完成日期： 2022年6月28日
热泵作为制冷空调行业一个新兴的产品类别，相对于燃气供暖、直接电加热等产品，具有明显的节能环保优势，是一种高效清洁的能源利用方式。近年来在国家和地方政府政策的大力支持和激励下，热泵在供暖、工农业生产等各个国民经济领域的应用逐步增加。本文基于新能源热泵技术应用展开分析，首先对热泵技术在国内外的发展现状进行介绍，然后对常见热泵技术的应用进行了分析，主要从地下水源热泵的应用、水环热泵的应用、空气源热泵的应用三部分进行，最后一部分是全文的总结，本文期望为后续建筑功能空间的使用提供良好参照。
关键词：热泵；供热；清洁能源；节能；环保
引 言............................................................................................................................. 1
1 绪论............................................................................................................................. 2
2 热泵技术在国内外的发展现状................................................................................. 3
2.1 国际发展历史及现状...................................................................................... 3
2.2 国内发展历史及现状...................................................................................... 3
3 常见热泵技术的应用概况......................................................................................... 5
3.1 地下水源热泵应用概况.................................................................................. 5
3.1.1 地下水源热泵的使用条件及概况....................................................... 5
3.1.2 地下水源热泵的应用工程实例........................................................... 6
3.2 水环热泵应用概况............................................................................................ 9
3.2.1 水环热泵的使用条件及概况............................................................... 9
3.2.2 水环热泵的应用工程实例................................................................... 9
3.3 空气源热泵应用概况...................................................................................... 12
3.3.1 空气源热泵的使用条件及概况........................................................... 12
3.3.2 空气源热泵的应用工程实例............................................................... 13
4 结论........................................................................................................................... 17
参考文献......................................................................................................................... 18
随着人民生活水平的提高，城市生活及工业生产中对中、低温热能的消费越来越多，目前这些热能大都是通过电力或石油、天然气和煤炭等燃料的燃烧来获得。这是降低“燃料”这种非再生能源的高品位能为低品位能的使用，属不合理的能源分配。它使目前我国能源综合利用率不超过 40%，极大地浪费了资源[1]。暖通空调系统是现代建筑基于居民生活质量要求演变而来的工程项目。在技术落实期间，不但能够通过系统调节的措施，更有效管理建筑功能空间的使用质量，同时凭借新能源概念的落实，更便于降低传统供电与供暖企业能源损耗压力。故而，暖通空调系统的构建，应该积极引入新能源与热泵技术理念，以便暖通及空调系统运行质量与可靠性满足现代建筑需要。
能源危机和环境污染的加剧严重地制约了我国经济的快速协调发展，可再生的清洁能源的开发与利用将成为我国经济可持续发展的重点。在石油生产中产生大量的含有低品位热量的含油污水以及冷却循环水，如果通过热泵经济、高效、充分地回收这部分热能对于节约能源和煤炭资源的竭尽利用具有重大的意义。大力开展能源节约与资源综合利用，不但是企业降低成本，提高效益，增强竞争力的必然选择，更是我国石油生产企业中解决能源和环境问题的一个新途径。
热泵技术作为地热资源综合利用的手段之一，近年来在中低温热源的开发利用越来越引起人们的重视。热泵本身不是能源，而是开发利用热能的工具，通过输入较少量的电能，将热量从低温介质转移到高温介质[2]。因此，借助热泵可以把低温热能变为高温热能，提供了一条节约燃料、合理用能、减轻环境污染的途径。本文针对目前热泵技术的进展加以分析，着重探究热泵技术和空气源热泵技术，地源热泵技术以及水环热泵，并对未来发展走向进行分析。
能源与环境的问题是当今世界各国面临的重大社会问题之一。能源是人类生存和社会发展的物质基础。在过去二百多年的能源发展史中，人类依靠化石能源取得了辉煌的经济发展和科技文化的进步。随着人类文明的进步和社会的发展，人类对能源的需求急速增长，能源的消耗将会越来越多；能源资源的消耗速度远远超过资源的可再生力。有限的储量和无限的需求使发生全球性或地区性能源危机的可能性依然存在。目前，石油、天然气、煤炭等化石能源占世界能源消耗的90%。这些亿万年生成的地下资源储量有限，与消费速度相比是不可再生的，资源耗尽只是迟早的事儿。暖通空调系统是现代建筑基于居民生活质量要求演变而来的工程项目[3]。在技术落实期间，不但能够通过系统调节的措施，更有效管理建筑功能空间的使用质量，同时凭借新能源概念的落实，更便于降低传统供电与供暖企业能源损耗压力。故而，暖通空调系统的构建，应该积极引入新能源与热泵技术理念，以便暖通及空调系统运行质量与可靠性满足现代建筑需要。
与此同时，发达国家在其工业化过程中燃烧大量化石燃料产生CO2等温室气体的排放导致了全球性的气候变暖。观测资料表明，在过去的100年中，全球平均气温上升了0.3-0.6℃，全球海平面上升了10-25cm。如果不对温室气体采取减排措施，在未来的几十年内，全球平均气温每10年将可升高0.2℃，到2100年全球平均气温将升高1-3.5℃。大气是人类生存的基本生态环境，全球平均气温上升，将引起诸如厄尔尼诺现象等的异常天气变化，从而对整个地球生态系统的稳定造成威胁。
因此，限制和减少化石燃料燃烧产生的CO2等温室气体的排放，已成为国际社会减缓全球气候变暖的重要组成部分。许多国家都提倡采用热泵技术，把热泵技术作为减少CO2排放量的一种有效技术。2002年，全世界约有1.3亿台热泵在运行，总供热量约为每年4.7×1015kJ，每年减少CO2排放量约为1.3亿吨。正式因为环境原因，进入21世纪后，热泵又迎来一个新的发展起点[4]。通过热泵的应用于研究来推动暖通空调的可持续发展，来实现暖通空调的生态化和绿色化。
2.1 国际发展历史及现状
热泵技术是利用卡诺循环原理转换热量的装置，通过完善的循环系统，能够以小部分电能启动设备系统，从地下、空气、太阳等环境中摄取其他能源，再通过能源转换装置使此类能源具备可利用性。比较传统暖通空调技术，热泵技术能够更直接的满足新能源技术需要，使能源转换效率与运行稳定性得到提升，使暖通空调系统的适用范围得到更广泛的发展。热泵的是以压缩式最悠久，1824年卡诺循环的出现即奠定了热泵研究的基础。1852年汤姆逊提出：制冷机可用于供热，他第一个提出了一个正式的热泵系统。1875年以后，霍尔丹与1927-1928年才首次实现了热泵供暖，在他的伦敦办公室和埃科斯住宅安装了热泵系统，工质为氨，用空气为热源，供室内采暖及水加热之用。霍尔丹的热泵已发展到了较高的技术水平，可以认为这一装置是现代蒸汽压缩式热本的真正原型[5]。20世纪30年代，热泵首次进入商用阶段。世界一些国家开始发展热泵，推行热泵供暖。20世纪70年代初期，人们充分认识到了矿物燃料在我们星球上是有限的。1973年“能源危机”的出现，使热泵又以其回收低温废热。节约能源的特点，在产品经改进后，重新登上了历史舞台，在世界范围内扩大了热泵的应用，热泵到了真正的发展期。20世纪90年代，人们普遍开始重视节能与环境问题，许多国家把推广应用热泵作为节能、开发与利用低温自然能，减少CO2排放的一种有效技术手段[6]。因此，热泵技术在一些国家又开始进入了一个快速成长期。在热泵理论研究、实验研究、产品开发、工程应用诸方面去的可喜成果。
进入21世纪以后，热泵的快速发展不单是为了能源问题，而更重要的是为了改善环境问题。如果将热泵从20世纪70年代末到90年代初的发展作为热泵发展的第一次兴旺期，那么，进入21世纪以后，由于人们要求减少温室效应，使能源效率再次变得最重要。出于环境原因，热泵将经历第二次兴旺期。通过热泵的应用与发展，来推动暖通空调的可持续发展，实现暖通空调的生态化和绿色化。
2.2 国内发展历史及现状
相对世界热泵的发展，我国热泵的研究工作起步约晚20-30年。但从中国情况来看，众所周知，旧中国的工业十分落后，根本谈不上热泵技术的应用与发展。新中国成立后，随着工业建设新高潮的到来，热泵技术也开始引入中国。早在20世纪50年代初，天津大学的一些学者已经开始从事热泵的研究工作，1956年吕灿仁教授的“热泵及其在我国应用的前途”一文是我国热泵研究现存的最早文献，为我国研究开了个好头。1966年，随着“文化大革命”的爆发，科技工作同全国各个领域一样进入了一个非常时期。在此期间热泵的应用与发展基本处于停滞状态[7]。1978年，改革开放政策使中国的国民经济重新走向发展之路，经济的发展为暖通空调系统提供了广阔的市场，也为热泵在中国的发展提供了很好的契机。因此，热泵的发展在经历了断裂期之后于1978年开始进入一个新的发展阶段。
进入21世纪后，由于我国沿海地区城市化进程的加快、人均GDP的增长、2008年北京奥运会和2010年上海世博会等因素拉动了中国空调市场的发展，使得热泵在我国的应用越来越广泛，热泵的发展十分迅速，热泵技术的研究不断创新。热泵的一个应用、研究空前活跃，硕果累累。进入新世纪，热泵在我国的应用于发展进入快速发展时期。近几年热泵发展的特点主要有[8]：
（1）进入21世纪后，热泵的快速发展不单是为了解决能源问题而更主要的是为了改善环境问题。通过热泵的应用于发展，来推动暖通空调的可持续发展，实现暖通空调的生态化与绿色化；
（2）热泵技术深受业主的欢迎，全国各省市均有热泵应用工程实例，初步形成我国寒冷地区以地下水热泵、水环热泵空调系统为主，大地耦合热泵为辅，夏热冬冷地区以空气源热泵、地表水源热泵、水环热泵为主，大地耦合热泵为辅的新格局；
（3）进入21世纪后，中国热泵市场空前繁荣，产品规格种类齐全，国内生产厂家众多；
（4）进入21世纪后，热泵技术的创新紧跟时代，主动发现和回答暖通空调领域中亟待解决的能源与环境问题；
（5）在经济全球化的条件下，要求不断加强对外学术交流和合作，热泵技术也不例外，进入21世纪后，对外交流与合作十分活跃，在这个过程中，已深感学习外国技术时应当避免照抄、照搬现象，把国外的技术消化、吸收后有机地融入国内学术理论与技术中，走面向世界、平等对话的必然之路。
