熱泵技術(shù)及其應(yīng)用

建筑物供熱及空調(diào)的節(jié)能問題亟待解決

環(huán)保節(jié)能空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用前景廣闊

空氣源熱泵是利用冷媒，在壓縮機的作用下，在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動。冷媒在壓縮機內(nèi)完成氣態(tài)的升壓升溫過程（溫度高達100℃），冷媒進入換熱器后釋放出高溫?zé)崃考訜崴?。冷媒不斷地循環(huán)就實現(xiàn)了空氣中的低溫?zé)崃哭D(zhuǎn)變?yōu)楦邷責(zé)崃坎⒓訜崂渌倪^程。

空氣源熱泵技術(shù)不像化石燃料在獲取能源和生產(chǎn)電力的同時，向環(huán)境排放大量的燃燒產(chǎn)物，如CO2、SO2、NOx、粉塵等，對環(huán)境造成嚴重的污染，引起溫室效應(yīng)、酸雨、土地沙漠化等災(zāi)害，也嚴重影響了人們的身心健康。

因此空氣源熱泵的使用是替代傳統(tǒng)的制冷機+鍋爐的建筑物空調(diào)、采暖、供熱模式，是改善城市大氣環(huán)境、節(jié)約能源的一條有效途徑。也是我國節(jié)能產(chǎn)品能利用一個新的發(fā)展方向。

普通空氣源熱泵設(shè)備難以滿足市場需求

我國幅員遼闊，氣候多樣，因建筑物的地理位置功能等不同，采暖空調(diào)及熱水系統(tǒng)形式亦各不相同。并且隨著人們對環(huán)保和能源問題的重視，大量原有使用燃油、燃煤、燃氣等鍋爐設(shè)備都需要改造。而一些新上馬的供熱系統(tǒng)工程，也需要主動尋找一些節(jié)能、安全、無污染的加熱設(shè)備安裝。

目前，空氣源熱泵技術(shù)作為供熱設(shè)備行業(yè)的一個熱點，空氣源熱泵各類產(chǎn)品層出不窮。短短幾年時間，在我國的空調(diào)市場上已經(jīng)有數(shù)百家國內(nèi)外企業(yè)加入空氣源熱泵產(chǎn)品生產(chǎn)銷售之中。但是，由于壓縮式制冷技術(shù)在工質(zhì)和冷凝溫度等的局限性，空氣源熱泵在制熱工況下的出水溫度一般只能達到55℃左右。這對于原來使用燃油、燃煤、燃氣等鍋爐設(shè)備高溫用水的工程的改造以及一些特殊的行業(yè)（特別是工業(yè)上的如食品、電鍍、化工、屠宰等行業(yè)）需要高溫?zé)崴鳛樯a(chǎn)資源的工程項目，55℃的供水溫度已經(jīng)不能或不完全能滿足系統(tǒng)的使用要求，從而限制了空氣源熱泵這一經(jīng)濟節(jié)能的技術(shù)的推廣應(yīng)用。

高溫空氣源熱泵技術(shù)正是在這一背景下應(yīng)運而生，最高可達85℃的供熱出水溫度大大的拓展了空氣源熱泵技術(shù)的應(yīng)用范圍。

高溫空氣源熱泵技術(shù)

高溫空氣源熱泵的概念

高溫空氣源熱泵的“高溫”是相對于目前占市場主導(dǎo)地位的最高熱水出水溫度在55℃以下的空氣源熱泵產(chǎn)品而言，一般指環(huán)境溫度在10~15℃以上時，供熱溫度在60℃以上的產(chǎn)品，正常運行出水溫度范圍在60~75℃，最高可達85℃.可以滿足大部分生活及工業(yè)熱水系統(tǒng)的水溫要求。雖然在供熱出水溫度上只有十幾度的提高，但對于熱泵技術(shù)來說卻是一個極大的突破，一般的空氣源熱泵機組在該工況下，性能會極大的衰減甚至無法運行，因此高溫?zé)岜卯a(chǎn)品對設(shè)備零部件的選擇和制冷劑的使用都有很高的要求，產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計方面的成本也很高。目前國內(nèi)市場上擁有合格高溫?zé)岜眉夹g(shù)和產(chǎn)品的企業(yè)寥寥無幾。

高溫空氣源熱泵的幾個關(guān)鍵技術(shù)

相對于輸出溫度55℃以下的空氣源熱泵技術(shù)，高溫空氣源熱泵在不改變設(shè)備運行環(huán)境的情況下，熱泵供熱溫度達到60℃以上，并保持較高的運行效率和穩(wěn)定的運行狀態(tài)，一般需要解決以下幾個關(guān)鍵技術(shù)問題。

1.壓縮機的選擇：目前熱泵設(shè)備常用的壓縮機類型主要是螺桿壓縮機、全封閉渦旋壓縮機與半封閉活塞壓縮機等，經(jīng)過對不同類型壓縮機工作特性進行比較研究，目前高溫空氣源熱泵設(shè)備一般選用美國品牌3T工況谷輪全封閉渦旋壓縮機。

2.工質(zhì)的選擇：為保證高溫?zé)岜迷O(shè)備在穩(wěn)定的可允許的工作壓力下運用，采用特殊的制冷劑為工質(zhì)，換熱效率高并對環(huán)境無污染，對臭氧層無破壞作用。

3.氟路系統(tǒng)控制的優(yōu)化：保證整體機組的長時間高溫穩(wěn)定運行和使用壽命，并根據(jù)環(huán)境溫度和蒸發(fā)溫度，自動調(diào)節(jié)高溫空氣熱泵設(shè)備運行工作狀態(tài)和調(diào)件。

高溫空氣源熱泵技術(shù)的優(yōu)勢

商用和民用熱泵技術(shù)在國外已相當(dāng)普及，及其高效、節(jié)能、環(huán)保、利用可再生資源等眾多眾所周知的優(yōu)勢在近幾年得到了迅速發(fā)展。目前市場上的熱泵設(shè)備主要以低溫?zé)岜脼橹?，熱泵的輸出溫度低?5℃，其主要缺點是出水溫度低，受到地區(qū)性和項目使用特性的限制，使用范圍不廣，高溫空氣源熱泵技術(shù)在這方面取得了一定的突破，其主要表現(xiàn)在于。

1.輸出熱水溫度高：最高輸出熱水溫度為85℃。我國目前正在對城市燃煤采暖系統(tǒng)進行改造，為了適應(yīng)原采暖系統(tǒng)的室內(nèi)末端設(shè)備，必須有較高的熱水溫度，高溫?zé)岜镁途哂羞@一特性；

2.運行費用低：采用高溫空氣源熱泵設(shè)備，在20℃環(huán)境溫度下，產(chǎn)生75℃熱水，其費用只是電加熱的40%，是燃油（氣）的60%；

3.采用專用制冷劑，換熱效率高并對環(huán)境沒有污染，綠色環(huán)保。

高溫空氣源熱泵技術(shù)現(xiàn)狀和前景

目前，國內(nèi)外的熱泵產(chǎn)品主要以空氣源熱泵和水源熱泵為主。輸出溫度大于60℃的高溫空氣源熱泵在國內(nèi)只有少數(shù)幾個單位在研制生產(chǎn)。

高溫空氣源熱泵技術(shù)的應(yīng)用

高溫空氣源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用形式

高溫空氣源熱泵技術(shù)作為一種高效、環(huán)保、節(jié)能的供熱制冷技術(shù)可以應(yīng)用于所有的采暖空調(diào)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)，并可以和其他新能源技術(shù)有機結(jié)合，提高綜合利用的效率。目前高溫空氣源熱泵在工程中的實際應(yīng)用主要有以下幾種形式：

1.燃煤或燃油（氣）鍋爐改造：直接替代供熱鍋爐，具有占地少、工程量小、環(huán)保、安全、運行費用低等優(yōu)勢，可以直接采暖系統(tǒng)而不需要改造末端系統(tǒng)，雖然一次投資高于普通供熱鍋爐，但因其運行費用僅相當(dāng)于燃煤鍋爐的60%，其增加投資可以在3年內(nèi)收回；

2.直接一次性選擇：在一些特殊工業(yè)行業(yè)中的需用熱水溫度在60℃以上的生產(chǎn)用水，如電鍍業(yè)、化工業(yè)、漂染業(yè)等；

3.與太陽能供熱系統(tǒng)的結(jié)合：目前太陽能越來越多地應(yīng)用到建筑熱水供應(yīng)和空調(diào)采暖系統(tǒng)之中，但是因為太陽能資源的不穩(wěn)定性，基本上需要常規(guī)能源作為輔助，如采用電鍋爐、燃油（氣）鍋爐輔助加熱。將高溫空氣源熱泵與太陽能結(jié)合用于建筑熱水供應(yīng)和采暖系統(tǒng)，一方面可以節(jié)省大量的能源費用，減少對環(huán)境的污染；另一方面，對太陽能熱水的溫度要求低，在滿足供熱溫度的同時極大地提高了太陽能集熱器的吸熱效率，減少集熱器的投資。

隨著新能源的利用和節(jié)能建筑技術(shù)的進一步推廣，建筑能耗逐漸降低，高溫空氣源熱泵的應(yīng)用空間越來越大，將會出現(xiàn)更多的應(yīng)用形式。

高溫空氣源熱泵技術(shù)的發(fā)展

隨著各科研單位對高溫空氣源熱泵研究力度的深入和大量新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，高溫空氣源熱泵技術(shù)將不斷發(fā)展，其運行效率、出水溫度、應(yīng)用范圍將會不斷地改進，滿足各種方面的供熱需求。?