新型热泵技术,提取冷水凝固热用于冬季供暖

现有的水源热泵系统只能提取水中的显热,但是相对于显热,水中还存在着巨大的凝固潜热。在标准大气压下,水的比热容是4.2 kJ/(kg·℃),而水的凝固热为336 kJ/kg。也就是说,从0℃水提取的凝固热,相当于相同质量的水从80℃降到0℃的放热量。

热泵 冷水凝固热

最近,国内科研人员提出提取冷水凝固热的新型水源热泵技术。虽然提取冷水凝固热的热泵技术几年前已出现(2006年已提出采集地表水或污水凝固热为建筑供暖的概念);但是,与以往不同的是,此次研究采集的是“人工热源”中的冷水凝固热,据悉可以较好地克服以往系统的局限性。[1]

热泵 冷水凝固热

该研究团队开发的提取冷水凝固热的热泵系统,以水箱中的冷水为人工冷热源,在提取人工热源凝固热的同时,在白天气温较高时利用冷却塔出水加热人工热源中的水,并融化人工热源中的冰浆,从而达到循环利用的效果

据介绍,该新型热泵系统具有如下特点:

1)对热源的要求低
因为采用人工热源,不像其他水源热泵对热源有较严格的要求,解决了热源对热泵系统应用的限制。

2)可节水90%
比常规水源热泵系统可减少90%的用水量,使得热泵系统可应用于水资源不丰富甚至匮乏的地区。

3)系统高效运行,节能
通过利用低温中间换热介质,使换热设备管内持续产生冰层的同时,利用固体颗粒有效去除换热设备管内的冰层,使水的凝固潜热得以不断释放,从而保持热泵系统不间断高效运行。实验表明,制取45℃热水,热泵机组的COP>3.2。

4)适用性广
系统结构设置灵活,可依据实际情况进行局部调整,适应不同的工况要求。

参考资料:
[1] 郑记莘, 吴荣华. 提取冷水凝固热的热泵系统技术方案[J]. 暖通空调, 2016, 10: 140-142+111.

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