源于“电能替代”的供热网器:Air Bubble(空气;气泡)能源暖通机组

发布时间:2018-08-20 08:10

思想启蒙  创新启迪

整合式创新——基于东方智慧的全新创新范式,是战略视野驱动下的创新范式;是战略创新、协同创新、全面创新和开放创新的综合体,体现了中国情境和东方文化的智慧。整合式创新的四个核心要素,即"战略"、"全面"、"开放"与"协同"相互联系、有机统一。整合式创新是顺应人类文明进化、全球和平与可持续发展时代背景的,满足企业技术创新战略管理需求和支撑科技强国战略实施的原创性理论范式,也是促进暖通企业构建全球创新领导力的实战思维。

空气全能

Air Bubble能源包括大气空气能量、水中空气气泡能量等空气全能。移动互联网时代,暖通行业"整合式创新"的具体应用,是针对空气能热泵的先天缺陷以及传统供热技术的固有瑕疵而发明的"空气全能供热机组"。空气是人类赖以生存的天然资源,空气中蕴含的能量为我们所需能源提供了保障和想象空间!可再生能源之中,唯独空气能量的收集、搬运、利用等具有优势,且不受条件限制,工艺简单,初投资低,运行成本低廉。

Air Bubble(空气;气泡)能源暖通机组=机组外,利用"空气能热泵"原理"搬运"空气中的能量+机组内,利用"气泡能"原理的"杠杆作用"放大水中空气气泡的能源效应。

Air Bubble(空气;气泡)能源之互联网赋能

Air Bubble能源暖通机组不仅仅是一套"电能替代"的设备,更是一套“互联互通”的网器。以"Air Bubble能源暖通机组"为经典的智慧能通被互联网赋能全新的生态系统:用户体验(评议、信誉平台)+暖通资源(云数据服务)+暖通教育(远程培训、暖通知识付费)+暖通研发(全球暖通平台)+暖通穿戴(AI/现实虚拟系统)+社区暖通(智慧社区)+家庭暖通(智能家居、智能穿戴产品)+远程暖通(暖通数据、远程分析)+暖通模型(BIM、ICT平台、区块链),最终形成全球共享暖通资源!

以"Air Bubble能源暖通机组"为经典的智慧能通被互联网赋能,还体现在传播模式上的创新。智能暖通一定是基于暖通生态系统的,而非单一的产品思维或者广告销售思维。例如,将整个智能化的暖通场景——智能穿戴产品,对接物联网+云数据。应用场景,比如,用户通过戴在手腕上的智能手环,就可把体感数据,瞬间上传到云数据平台。共享的物联网,进行集中化管理,然后分解到各条区块链,像是能源站、专家、远程监控等。

当把这些所有的"暖通+互联网"的场景营销串联起来,通过"社交化传播"—裂变,最终形成全民化品牌,这就是立体营销。互联网让暖通更加场景化、传播化、社交化。例如,利用互联网传播工具,自媒体、新媒介等,进行社交化的传播。

Air Bubble(空气;气泡)能源之空气能

"Air Bubble能源"充分利用了热泵原理,将低品质的能量提升为高品质的能量,有"大自然能量的搬运工"的美誉。首先,制冷剂吸收空气中的热量蒸发;经过压缩机,汽化后的制冷剂温度上升,能量提高;之后,经过水箱,把热量传递给水,制冷剂自己冷却后冷凝;再经过膨胀阀通过小孔膨胀进一步降低温度,再次与空气热交换开始下一个循环。

为什么空气能热泵会节能。首先要提到一个参数,能效比COP:

其中  Q是加热热水需要的热量;

W是压缩机的做功。

对于一个卡诺循环,

COP=Th/(Th-Tc)

其中  Th是制冷剂的最高温度;

Tc是制冷剂的蒸发温度。

例如,环境温度15℃,Tc=288K,如果需要将热水加热至50℃,制冷剂的温度需要在55℃左右,Th=328K,COP=8.2。这意味着我们投入1kJ的能量驱动压缩机,可以加热8kJ的水。这并不是说明能量不守恒,只是我们利用了压缩机将空气中温度较低、品质较差的能量“收集搬运”到系统内部,提升转化为温度较高、品质较高的能量。

当然,实际上COP要低于这个数值,一般来说,COP能达到3~4是比较高的。而电加热或者燃气加热,水的热量完全由电能或者燃气自身的能量提供,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。因此空气能是节能的。

空气能热泵的最高出水温度:一级压缩时,出水温度可达60℃;二级压缩时,出水温度可达85℃。

何为空气能的二级压缩技术?二级压缩指的是,在两台压缩机之间设置中间冷却器和旁通回路,使每台压缩机分别进行有效的压缩,使得设备在室外气温很低的条件下,也能实现高效的制热运转。

室外气温低至一定温度时,为了获得同样的能量,从前只能增加压缩机的工作量,使其运转效率大为降低。如采用二级压缩方式,两台压缩机串联设置,可减少每台压缩机的工作量,保证其高效率运转。

Air Bubble(空气;气泡)能源之气泡能

通常,我们把气体在液体中的存在现象称作气泡。气泡的形成现象,在自然界的许多过程中都能遇到。当气体在液体中受到剪切力的作用时就会形成大小、形状各不相同的气泡。目前,对气泡的分类按照从大到小的顺序可分为厘米气泡(CMB)、毫米气泡(MMB)、微米气泡(MB)、微纳米气泡(MNB)、纳米气泡(NB)。所谓的微纳米气泡,是指气泡发生时,直径在10微米左右到数百纳米之间的气泡,这种气泡介于微米气泡与纳米气泡之间具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。

1)压坏现象:这个极限反应场能与周围的水作用生成效率高的OH等的自由基。

2)电离现象:可以让溶入的微纳米气泡表面形成电双层的离子。

3)超声波性:超声波对水体具有很强的杀菌作用。

4)带电性:可以吸附水体中带正电的物质。利用表面电荷对水体微粒的吸附性,可以把水体中的有机悬浮物固定而分离。

5)滞留性:微纳米泡沫会很长地在水中逗留,这特性也是其具有高度溶解效率的核心所在。

6)自我加压性:在水中不断收缩,而形成气液临界表面积更大的超细微泡沫,最后收缩到一定程度则消失溶解于水体中,这是它具有强大溶氧性的原因所在。

7)扩散性:微纳米气泡具有极高的气泡密度与横向的扩散性。

8)强氧化性:因微泡沫在压坏时在局部处于强大的高温高压状态,激发大量的自由基,可以发挥出强大的氧化性。

9)稳定性:气泡的逗留性可以让机能性的臭氧水实现物理化学稳定性,这是常规气泡所不具有的独有特性。臭氧气体通过微纳米泡沫技术与电解质增进稳定技术的结合,可以达到数月保存的稳定性,这是微纳米泡沫特有的性状。

10)杀菌性:这种带电的气泡可以吸附水体中的细菌与病毒。随着气泡的缩小压坏破裂,于气泡周围激发大量的自由基及破裂所产生的超高温高压,把吸附的细菌病毒杀死。

11)生理活性:微纳米泡沫与常规泡沫最大的区别除了它的物理特性不同外,还具有明显的生物生理活性,这种区别在动植物的生产科研实践中得以证明。

微纳米气泡的特征:

1)在水体中,由于微纳米气泡受到水的物理(水流动过程产生的压缩与膨胀,漩涡流等)刺激后,会因瞬间绝热压缩而产生高压高温的极限反应场;

2)微纳米气泡可在短暂的时间内反复压缩,破裂分解的连锁反应,产生高温与高压等能量;

3)微纳米气泡在固液界面减阻方面显示出重要的作用。将同样的纳米气泡布满液体传输管道的内壁,将可以减少液体传输过程固液界面的摩擦,从而节省能量和成本;

4)微纳米气泡本身带电荷,能够吸附水中的悬浮物;

5)微纳米气泡特性,简化了供热水质的制备。自来水可以直接做为供热媒介使用,大为降低了水质的制备费用。尤其是彻底消除了传统软化水制备时的废液排放对城市地下水体的污染。

水中气泡能量来源

爆裂能:因气泡内部压力比较高,导致气泡壁具有比较高的张力。气泡爆裂时,气泡壁的张力作用将释放巨大的爆炸能量。

结合能:由于水中气泡融合成大气泡时,导致气泡壁表面张力下降,融合的气泡将释放较大的气泡结合能。

水中气泡释能过程

空气经由气—水发生器与水混合;高速电机带动水泵叶片旋转,产生声波在水中传递;水流经膨胀器低压区时,生成大量的气泡(如同打开啤酒瓶后,瓶内气压降低产生的气泡);水中气泡流经锥管器高压区时,气泡内部压力失衡。这时,气泡首先向外膨胀,而后瞬间向心爆裂。如此一来,所有的能量在极小的空间内集中释放,被水吸收,导致水的温度上升……

相对传统供热技术的独特优势

Air Bubble能源暖通机组,"空气能热泵"+"气泡能",两类原理高度融合,优势叠加,劣势互补。

特别值得关注的是,"气泡能"装置的运行不受室外气温的影响。

再者,无须专用软化水制备,一是降低供热运行费用;二是彻底消除传统供热的匿隐污染源——软化水制备所排放废液对地下水体的污染。

第三,空气气泡破裂产生的超声波,清除了管道内壁及水中设备表面体上的覆着物,光滑了物体表面,大为降低了水流阻力,从而节省了运行电耗。

第四,微纳米气泡在固液界面减阻方面显示出重要的作用,从而节省能量和成本。

科技暖通的魅力:梯级赋能,系统整合。20蒸吨燃气热水锅炉的排烟温度120~140℃,热烟气首先经过ORC余热发电机组,烟温降至60~70℃;而后进入余热回收热泵,烟温降至30℃以下;再由空气能热泵将排烟温度降至10℃以下……在其过程当中,烟气所含大气污染物,逐次被凝结水消纳!ORC电能或用于相变蓄热,或用于热泵驱动,等等。如此,燃气锅炉+ORC发点+余热型热泵+空气能热泵,使得热源热效率高达165%以上!同时,大气污染物排放达标!!