热泵的最新节能技术 利用工业余热供暖

 

　　热泵技术的发展

 

　　 在能源和环境问题日益严峻的今天，由于热泵节能环保的特点，受到了全世界广泛的关注，目前，国内外对热泵技术的研究越来越多，主要有空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵等。近年来，科学工作者在热泵的热源选择上进行了大量的尝试，如采用了可再生能源――太阳能;利用工业低品位余热供暖;开发与应用原生污水源等。

 

　　空气源热泵

 

　　 空气源热泵是目前应用最广泛的系统，它是指通过空气换热器与室外空气换热制取冷(热)量的热泵系统。与其他热泵系统相比，空气源热泵的热源获取便利、设备的投资低是其主要的优点;但也存在冬季温度低、需要辅助热源、无储存效应、噪声污染大等缺点，使空气源热泵的推广使用受到限制。目前的空气源热泵产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组，据统计，热泵空调器已占到家用空调器销量的40%～50%，年产量400余万台。

 

　　水源热泵

 

　　 水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。水源热泵主要有原生污水水源热泵、海水源热泵等。例如，国瑞苑原生污水水源热泵工程采用水源热泵技术与蓄能系统相结合，一机三用，实现夏天制冷、冬季供暖、蓄能、常年提供卫生热水。工程经过1a的运行实践，以其稳定的性能，良好的供热制冷效果，低廉的运行成本，取得了良好的经济效益、社会效益和环境效益。

 

　　土壤源热泵

 

　　地源热泵又称地源中央空调，是利用地球储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供热制冷空调系统。地源热泵系统由于冬季供暖时不需要锅炉或增加辅助加热器，没有氮氧化物、二氧化硫和烟尘的排放而具有高效、节能、环保、无污染等优点。

 

　　近几年，热泵技术成了国内建筑节能及暖通空调界的热门研究课题，并开始大量应用于工程实践，与此相关的热泵产品应运而生，掀起一股“地热空调”的热潮，其中土壤源热泵发展最快。1996年至今在北京、河北、山东、江苏、浙江、上海、河南、湖北和西藏等地相继建成了地源热泵工程，应用范围基本覆盖了我国所有省份，全国地源热泵系统的应用面积接近3000万m2。

 

　　太阳能热泵

 

　　太阳能热泵因其具有显着的节能性和环境友好性，得到了越来越广泛的关注。我国对太阳能热泵的研究起步较晚，其中，青岛建筑工程学院对串联式太阳能热泵供暖系统进行了实验研究，该系统具有多功能调节能力，冬季热泵供暖时热泵机组工作稳定，COP平均值达到2.71，具有明显的节能效果。此外，上海交通大学对直膨式太阳能热泵热水器进行了试验研究，该热水器可全天候提供45～50℃生活热水150L，每天耗电量约为1kW?h(夏季)或2kW?h(冬季)，其分体式结构尤其适合于高层或多层建筑。并且，这种热水器在阴雨天可以照常工作，其工作形式转变为空气源热泵。

 

　　工业低品位余热供暖

 

　　 目前，我国钢铁生产企业、热电厂、医药、化工等企业生产过程中必不可少的工业循环水系统，大都采用凉水塔将工业余热向大气中排放，这样不仅对环境造成热污染而且凉水塔运行还消耗电能，因此，有效利用工业余热就成了企业节能降耗的重要途径。例如：河冶科技股份有限公司于2006年10月刚刚竣工投入使用的科技实验楼工程建筑面积(不含地下室)2880m2，采用了本企业生产过程中工业循环水废热做热源，设计安装了水环热泵分散式中央空调系统。结果表明，进入供暖期运行一个月以来，河冶科技实验楼取得了较好的节能效果。

 

　　热泵节能技术的展望

 

　　面向未来，热泵及其应用系统会被越来越广泛地采用，究其原因有以下几点：

 

　　 (1)由于燃烧常规能源(石油、煤、天燃气等)会产生大量的烟灰、氧化物等有害物质，对环境的污染及人类的健康已造成严重的影响。

 

　　 (2)常规能源都属于不可再生能源，随着时间不断的减少，导致能源价格的逐渐上涨，就要求人们必须要节能。热泵系统所具有的用能效率高，运行的自动化和安全性，将会更好地满足人们的节能要求。

 

　　 (3)热泵系统可以利用一些低品位热源及工业余热等，既减少了浪费，又节约的能源。

 

　　 从上面的讨论可以看出，热泵技术发展总趋势将是发展高效率的供热、供冷热泵，大力发展可再生能源的应用。随着城市化进程的推进，可以充分回收工业生产和城市居民生活中的低温余热资源，考虑把热管技术等纳入总体的供能系统工程中，从而形成“热电站热泵站热管网”的综合系统，并通过计算机进行控制。这种系统不但能发电、集中供热供冷，还可以利用各种余热，经转换后向工业、农业、商业、居民等提供不同温度的热源冷源，有可能替代或部分替代大量使用的锅炉和制冷装置，也可降低城市大气污染的程度，只有这样，才能真正地发挥热泵的优势，缓解能源危机及有效减少环境的污染。