随着工业革命的发展,19世纪初,人们对能否将热量从温度较低的介质“泵”送到温度较高的介质中这一问题发生了浓厚的兴趣。英国物理学家J.P.Joule提出了“通过改变可压缩流体的压力就能够使其温度发生变化”的原理。1854年,W.Thomson教授发表论文,提出了热量倍增器(Heat Multiplier)的概念,首次描述了热泵的设想。
上世纪30年代,随着氟利昂制冷机的发展,热泵有了较快的发展。特别是二战以后,工业经济的长足发展带来的对供热的大量需求及相对能源短缺,促进了大型供热及工业用热泵的发展。1973年的全球性能源危机,进一步促进了热泵在全世界范围内的发展。但热泵在世界范围内的大规模商业应用是最近20年的事,如美国,截止1985年全国共有14,000台地源热泵,而1997年就安装了45,000台,到目前为止已安装了550,000台,而且每年以10%的速度稳步增长。
我国的热泵事业近十几年已开始起步,而且发展势头良好。目前,我国利用较多的是水源热泵,而用空气能热泵制取生活用热水在国内则是近几年刚刚起步。在国际上,由奥地利、荷兰、加拿大、挪威、法国、西班牙、德国、瑞典、意大利、瑞士、日本、墨西哥、英国、美国等国发起成立的国际能源组织(IEA)下设的热泵中心(HPC),专门推广热泵技术的转化利用,提高能源利用率。
2002年5月19-22日,IEA热泵会议在北京召开。这是IEA热泵会议第一次在发展中国家举行,也是第一次在非成员国国家举行。这充分表明在中国推广热泵产品的巨大潜力和光明前景。北京市地方政府已将热泵技术作为实现其能源和环境目标的四大支撑技术之一,中国已声明加入IEA组织,这意味着我国热泵技术的应用和发展开始进入纵深发展。近几年来,我国热泵发展很快,快速的发展得益于国家和个人对能源、环境、安全、舒适等方面认识的不断提高:
(1)能源政策
我国目前已成为世界能源净进口国,能源成本不断攀升的同时,能源的有效利用率却很低,节约使用和有效使用能源成为能源政策的主导。COP ≥3.5的热泵技术获得了发展的大好时机。
(2)环境保护政策
采用热泵驱动,无一氧化碳、二氧化碳等有毒、有害气体的排放,同时通过改善热泵性能,降低工质泄漏与使用新工质,热泵将在环境保护上发挥更大的作用。
(3) 建筑节能法
实施《民用建筑节能设计标准》后,提高了建筑隔热保温性能,降低了建筑采暖能耗,结果是大幅度地降低了热泵采暖方式的年运行费用,增加了热泵与集中供热采暖方式的竞争能力。
(4) 城市能源结构的改变
大中城市人口集中,能源消耗量大,污染问题最突出,因此,必须实施国家能源政策,改善能源结构,提倡使用清洁优质能源,限制煤炭的使用,这就为热泵的应用创造了条件。
(5) 安全意识的提高
由于水电隔离、不利用可燃物质加热,没有触电及中毒的危险,有效保障使用者的安全。
(6) 能源价格的调整
目前长江流域及以南地区经济得到迅速发展,生活水平也获得了大幅度的提高,尤其是热水的使用量大幅增加。由于燃料费用的不断上升,用于热水的使用成本也不断提高,成为家庭生活费用中的又一大开支项目。利用热泵技术制热水可以大幅降低使用成本,只相当于传统制热水方式的1/4至1/3,大量节约生活费开支。随着人们对生活质量的要求不断提升,利用热泵技术制热水必将掀起家庭制热水领域的又一次革命。
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