源于“電能替代”的供熱網器:Air Bubble(空氣;氣泡)能源暖通機組

發布時間:2018-08-20 08:10

思想啟蒙  創新啟迪

整合式創新——基于東方智慧的全新創新范式,是戰略視野驅動下的創新范式;是戰略創新、協同創新、全面創新和開放創新的綜合體,體現了中國情境和東方文化的智慧。整合式創新的四個核心要素,即"戰略"、"全面"、"開放"與"協同"相互聯系、有機統一。整合式創新是順應人類文明進化、全球和平與可持續發展時代背景的,滿足企業技術創新戰略管理需求和支撐科技強國戰略實施的原創性理論范式,也是促進暖通企業構建全球創新領導力的實戰思維。

空氣全能

Air Bubble能源包括大氣空氣能量、水中空氣氣泡能量等空氣全能。移動互聯網時代,暖通行業"整合式創新"的具體應用,是針對空氣能熱泵的先天缺陷以及傳統供熱技術的固有瑕疵而發明的"空氣全能供熱機組"??諝馐侨祟愘囈陨娴奶烊毁Y源,空氣中蘊含的能量為我們所需能源提供了保障和想象空間!可再生能源之中,唯獨空氣能量的收集、搬運、利用等具有優勢,且不受條件限制,工藝簡單,初投資低,運行成本低廉。

Air Bubble(空氣;氣泡)能源暖通機組=機組外,利用"空氣能熱泵"原理"搬運"空氣中的能量+機組內,利用"氣泡能"原理的"杠桿作用"放大水中空氣氣泡的能源效應。

Air Bubble(空氣;氣泡)能源之互聯網賦能

Air Bubble能源暖通機組不僅僅是一套"電能替代"的設備,更是一套“互聯互通”的網器。以"Air Bubble能源暖通機組"為經典的智慧能通被互聯網賦能全新的生態系統:用戶體驗(評議、信譽平臺)+暖通資源(云數據服務)+暖通教育(遠程培訓、暖通知識付費)+暖通研發(全球暖通平臺)+暖通穿戴(AI/現實虛擬系統)+社區暖通(智慧社區)+家庭暖通(智能家居、智能穿戴產品)+遠程暖通(暖通數據、遠程分析)+暖通模型(BIM、ICT平臺、區塊鏈),最終形成全球共享暖通資源!

以"Air Bubble能源暖通機組"為經典的智慧能通被互聯網賦能,還體現在傳播模式上的創新。智能暖通一定是基于暖通生態系統的,而非單一的產品思維或者廣告銷售思維。例如,將整個智能化的暖通場景——智能穿戴產品,對接物聯網+云數據。應用場景,比如,用戶通過戴在手腕上的智能手環,就可把體感數據,瞬間上傳到云數據平臺。共享的物聯網,進行集中化管理,然后分解到各條區塊鏈,像是能源站、專家、遠程監控等。

當把這些所有的"暖通+互聯網"的場景營銷串聯起來,通過"社交化傳播"—裂變,最終形成全民化品牌,這就是立體營銷?;ヂ摼W讓暖通更加場景化、傳播化、社交化。例如,利用互聯網傳播工具,自媒體、新媒介等,進行社交化的傳播。

Air Bubble(空氣;氣泡)能源之空氣能

"Air Bubble能源"充分利用了熱泵原理,將低品質的能量提升為高品質的能量,有"大自然能量的搬運工"的美譽。首先,制冷劑吸收空氣中的熱量蒸發;經過壓縮機,汽化后的制冷劑溫度上升,能量提高;之后,經過水箱,把熱量傳遞給水,制冷劑自己冷卻后冷凝;再經過膨脹閥通過小孔膨脹進一步降低溫度,再次與空氣熱交換開始下一個循環。

為什么空氣能熱泵會節能。首先要提到一個參數,能效比COP:

其中  Q是加熱熱水需要的熱量;

W是壓縮機的做功。

對于一個卡諾循環,

COP=Th/(Th-Tc)

其中  Th是制冷劑的最高溫度;

Tc是制冷劑的蒸發溫度。

例如,環境溫度15℃,Tc=288K,如果需要將熱水加熱至50℃,制冷劑的溫度需要在55℃左右,Th=328K,COP=8.2。這意味著我們投入1kJ的能量驅動壓縮機,可以加熱8kJ的水。這并不是說明能量不守恒,只是我們利用了壓縮機將空氣中溫度較低、品質較差的能量“收集搬運”到系統內部,提升轉化為溫度較高、品質較高的能量。

當然,實際上COP要低于這個數值,一般來說,COP能達到3~4是比較高的。而電加熱或者燃氣加熱,水的熱量完全由電能或者燃氣自身的能量提供,由于能量利用效率低,消耗的能量肯定要高于水吸收的能量。因此空氣能是節能的。

空氣能熱泵的最高出水溫度:一級壓縮時,出水溫度可達60℃;二級壓縮時,出水溫度可達85℃。

何為空氣能的二級壓縮技術?二級壓縮指的是,在兩臺壓縮機之間設置中間冷卻器和旁通回路,使每臺壓縮機分別進行有效的壓縮,使得設備在室外氣溫很低的條件下,也能實現高效的制熱運轉。

室外氣溫低至一定溫度時,為了獲得同樣的能量,從前只能增加壓縮機的工作量,使其運轉效率大為降低。如采用二級壓縮方式,兩臺壓縮機串聯設置,可減少每臺壓縮機的工作量,保證其高效率運轉。

Air Bubble(空氣;氣泡)能源之氣泡能

通常,我們把氣體在液體中的存在現象稱作氣泡。氣泡的形成現象,在自然界的許多過程中都能遇到。當氣體在液體中受到剪切力的作用時就會形成大小、形狀各不相同的氣泡。目前,對氣泡的分類按照從大到小的順序可分為厘米氣泡(CMB)、毫米氣泡(MMB)、微米氣泡(MB)、微納米氣泡(MNB)、納米氣泡(NB)。所謂的微納米氣泡,是指氣泡發生時,直徑在10微米左右到數百納米之間的氣泡,這種氣泡介于微米氣泡與納米氣泡之間具有常規氣泡所不具備的物理與化學特性。

1)壓壞現象:這個極限反應場能與周圍的水作用生成效率高的OH等的自由基。

2)電離現象:可以讓溶入的微納米氣泡表面形成電雙層的離子。

3)超聲波性:超聲波對水體具有很強的殺菌作用。

4)帶電性:可以吸附水體中帶正電的物質。利用表面電荷對水體微粒的吸附性,可以把水體中的有機懸浮物固定而分離。

5)滯留性:微納米泡沫會很長地在水中逗留,這特性也是其具有高度溶解效率的核心所在。

6)自我加壓性:在水中不斷收縮,而形成氣液臨界表面積更大的超細微泡沫,最后收縮到一定程度則消失溶解于水體中,這是它具有強大溶氧性的原因所在。

7)擴散性:微納米氣泡具有極高的氣泡密度與橫向的擴散性。

8)強氧化性:因微泡沫在壓壞時在局部處于強大的高溫高壓狀態,激發大量的自由基,可以發揮出強大的氧化性。

9)穩定性:氣泡的逗留性可以讓機能性的臭氧水實現物理化學穩定性,這是常規氣泡所不具有的獨有特性。臭氧氣體通過微納米泡沫技術與電解質增進穩定技術的結合,可以達到數月保存的穩定性,這是微納米泡沫特有的性狀。

10)殺菌性:這種帶電的氣泡可以吸附水體中的細菌與病毒。隨著氣泡的縮小壓壞破裂,于氣泡周圍激發大量的自由基及破裂所產生的超高溫高壓,把吸附的細菌病毒殺死。

11)生理活性:微納米泡沫與常規泡沫最大的區別除了它的物理特性不同外,還具有明顯的生物生理活性,這種區別在動植物的生產科研實踐中得以證明。

微納米氣泡的特征:

1)在水體中,由于微納米氣泡受到水的物理(水流動過程產生的壓縮與膨脹,漩渦流等)刺激后,會因瞬間絕熱壓縮而產生高壓高溫的極限反應場;

2)微納米氣泡可在短暫的時間內反復壓縮,破裂分解的連鎖反應,產生高溫與高壓等能量;

3)微納米氣泡在固液界面減阻方面顯示出重要的作用。將同樣的納米氣泡布滿液體傳輸管道的內壁,將可以減少液體傳輸過程固液界面的摩擦,從而節省能量和成本;

4)微納米氣泡本身帶電荷,能夠吸附水中的懸浮物;

5)微納米氣泡特性,簡化了供熱水質的制備。自來水可以直接做為供熱媒介使用,大為降低了水質的制備費用。尤其是徹底消除了傳統軟化水制備時的廢液排放對城市地下水體的污染。

水中氣泡能量來源

爆裂能:因氣泡內部壓力比較高,導致氣泡壁具有比較高的張力。氣泡爆裂時,氣泡壁的張力作用將釋放巨大的爆炸能量。

結合能:由于水中氣泡融合成大氣泡時,導致氣泡壁表面張力下降,融合的氣泡將釋放較大的氣泡結合能。

水中氣泡釋能過程

空氣經由氣—水發生器與水混合;高速電機帶動水泵葉片旋轉,產生聲波在水中傳遞;水流經膨脹器低壓區時,生成大量的氣泡(如同打開啤酒瓶后,瓶內氣壓降低產生的氣泡);水中氣泡流經錐管器高壓區時,氣泡內部壓力失衡。這時,氣泡首先向外膨脹,而后瞬間向心爆裂。如此一來,所有的能量在極小的空間內集中釋放,被水吸收,導致水的溫度上升……

相對傳統供熱技術的獨特優勢

Air Bubble能源暖通機組,"空氣能熱泵"+"氣泡能",兩類原理高度融合,優勢疊加,劣勢互補。

特別值得關注的是,"氣泡能"裝置的運行不受室外氣溫的影響。

再者,無須專用軟化水制備,一是降低供熱運行費用;二是徹底消除傳統供熱的匿隱污染源——軟化水制備所排放廢液對地下水體的污染。

第三,空氣氣泡破裂產生的超聲波,清除了管道內壁及水中設備表面體上的覆著物,光滑了物體表面,大為降低了水流阻力,從而節省了運行電耗。

第四,微納米氣泡在固液界面減阻方面顯示出重要的作用,從而節省能量和成本。

科技暖通的魅力:梯級賦能,系統整合。20蒸噸燃氣熱水鍋爐的排煙溫度120~140℃,熱煙氣首先經過ORC余熱發電機組,煙溫降至60~70℃;而后進入余熱回收熱泵,煙溫降至30℃以下;再由空氣能熱泵將排煙溫度降至10℃以下……在其過程當中,煙氣所含大氣污染物,逐次被凝結水消納!ORC電能或用于相變蓄熱,或用于熱泵驅動,等等。如此,燃氣鍋爐+ORC發點+余熱型熱泵+空氣能熱泵,使得熱源熱效率高達165%以上!同時,大氣污染物排放達標??!

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