高溫空氣源熱泵技術(shù)的詳細(xì)介紹及其應(yīng)用

    佛山市順德區(qū)科創(chuàng)達(dá)冷熱設(shè)備制造有限公司

    【中國(guó)制冷網(wǎng)】：

    1技術(shù)背景

    1.1建筑物供熱及空調(diào)的節(jié)能問(wèn)題亟待解決

    隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和人民生活水平的提高，采暖、空調(diào)、生活熱水等的能源需求越來(lái)越大，是一般民用建筑物能源消費(fèi)的主要部分。在發(fā)達(dá)城市，夏季空調(diào)、冬季采暖與供熱所消耗的能量已占建筑物總能耗的40-50%。特別是冬季采暖用的燃煤鍋爐、燃油鍋爐的大量使用，給大氣環(huán)境造成了極大的污染。因此，建筑物污染控制和節(jié)能已是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重大問(wèn)題。

    1.2環(huán)保節(jié)能空氣源熱泵技術(shù)應(yīng)用前景廣闊

    空氣源熱泵是由壓縮機(jī)――換熱器――節(jié)流器――吸熱器――壓縮機(jī)等裝置構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。冷媒在壓縮機(jī)的作用下在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。它在壓縮機(jī)內(nèi)完成氣態(tài)的升壓升溫過(guò)程（溫度高達(dá)100℃），它進(jìn)入換熱器后釋放出高溫?zé)崃考訜崴瑫r(shí)自己被冷卻并轉(zhuǎn)化為流液態(tài)，當(dāng)它運(yùn)行到吸熱器后，液態(tài)迅速吸熱蒸發(fā)再次轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，同時(shí)溫度下降至零下20℃――30℃，這時(shí)吸熱器周邊的空氣就會(huì)源源不斷地將低溫?zé)崃總鬟f給冷媒。冷媒不斷地循環(huán)就實(shí)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^(guò)程。

    從上面可以得知,空氣源熱泵是以空氣中熱量為能源的,只要空氣中有足夠的熱量,它就吸收能量而產(chǎn)生熱水。因而空氣源熱泵它使用不受陰天下雨白天黑夜的影響，而且在使用時(shí)，不象化石燃料在獲取能源和產(chǎn)生電力的同時(shí)，向環(huán)境排放大量的燃燒產(chǎn)物，如CO2、SO2、NOx、粉塵等，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，引起溫室效應(yīng)、酸雨、土地沙漠化等災(zāi)害，也嚴(yán)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(jī)+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(guó)節(jié)能產(chǎn)品能利用一個(gè)新的發(fā)展方向。

    1.3普通地源熱泵設(shè)備難以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求

    我國(guó)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(duì)環(huán)保和能源問(wèn)題的重視，大量原有使用燃油、燃煤、燃?xì)獾儒仩t設(shè)備需要改造。而一些新上馬供熱系統(tǒng)工程，也主動(dòng)尋找一些節(jié)能、安全、無(wú)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(gè)熱點(diǎn)，空氣源熱泵各類(lèi)產(chǎn)品層出不窮。短短幾年時(shí)間，在我國(guó)的空調(diào)市場(chǎng)上已經(jīng)有數(shù)百家國(guó)內(nèi)外企業(yè)加入空氣源熱泵產(chǎn)品的生產(chǎn)銷(xiāo)售競(jìng)爭(zhēng)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z*高只能達(dá)到55℃左右。這對(duì)于原來(lái)使用燃油、燃煤、燃?xì)獾儒仩t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(xiàng)目。55℃的供水溫度已經(jīng)不能或不完全能滿(mǎn)足系統(tǒng)的使用要求，從而限制了空氣源熱泵這一經(jīng)濟(jì)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(yùn)而生，z*高可達(dá)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。

    2高溫空氣源熱泵技術(shù)

    2.1高溫空氣源熱泵的概念

    高溫空氣源熱泵的“高溫”是相對(duì)于目前占市場(chǎng)主導(dǎo)地位的z*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(shí)，供熱溫度在60℃以上的產(chǎn)品，正常運(yùn)行出水溫度范圍在60―75℃，z*高可達(dá)85℃。可以滿(mǎn)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(duì)于熱泵技術(shù)來(lái)說(shuō)卻是一個(gè)極大的突破，一般的空氣源熱泵機(jī)組在該工況下，性能會(huì)極大衰減甚至無(wú)法運(yùn)行，因此高溫?zé)岜卯a(chǎn)品對(duì)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(jì)方面的成本也很高。目前國(guó)內(nèi)市常上擁有合格高溫?zé)岜眉夹g(shù)和產(chǎn)品的企業(yè)寥寥無(wú)幾。

    2.2高溫地源熱泵的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)

    相對(duì)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?cè)O(shè)備運(yùn)行環(huán)境的情況下，熱泵供熱溫度達(dá)到60℃以上，并保持較高的運(yùn)行效率和穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，一般需要解決如下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

    （1）壓縮機(jī)的選擇：目前熱泵設(shè)備常用壓縮機(jī)類(lèi)型主要有螺桿壓縮機(jī)、全封閉渦旋壓縮機(jī)與半封閉活塞壓縮機(jī)等，經(jīng)過(guò)對(duì)不同類(lèi)型壓縮機(jī)工作特性進(jìn)行比較研究，目前高溫空氣熱泵設(shè)備一般選用美國(guó)品牌3T工況谷輪全封閉渦旋壓縮機(jī)。

    （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(yùn)用，采用特殊的制冷劑為工質(zhì)，換熱效率高并對(duì)環(huán)境無(wú)污染，對(duì)臭氧層無(wú)破壞作用；

    （3）氟路系統(tǒng)控制的優(yōu)化：保證整體機(jī)組的長(zhǎng)時(shí)間高溫穩(wěn)定運(yùn)行和使用壽命，并可根據(jù)環(huán)境溫度和出水溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)高溫空氣熱泵設(shè)備運(yùn)行工作狀態(tài)和條件。