熱泵技術(shù)在供熱工程中的應(yīng)用探析

1、熱泵技術(shù)在供熱工程中的應(yīng)用探析摘要：在建筑供熱中釆用熱泵技術(shù)可以有效地提高一次能源利用率，減少溫室效應(yīng)氣體 c02和其它人氣污染物的排放,最人限度地減小空調(diào)設(shè)備對建筑物外觀的影響。木文結(jié)合當(dāng) 前形勢介紹了熱泵及其技術(shù)、工作原理，給出了熱泵在供熱工程屮的應(yīng)用，并對熱泵的應(yīng)用 前景進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞：熱泵，供熱，節(jié)能0前言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供熱和空調(diào)已成為普遍的需 求。熱泵技術(shù)是通過制冷循環(huán)使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝置。以建筑物的 空調(diào)（包括制冷、制熱）為目的的熱泵系統(tǒng)，在供熱時(shí)將低溫?zé)嵩吹臒崃咳〕鰜?連同所消耗的 高品位能源（如電）一起,向建筑物供熱

2、;在制冷時(shí)提取建筑物中的熱量，釋放到環(huán)境中去。熱 泵不僅可以節(jié)約能源，而且可以減少大氣污染物和溫室氣體的排放。熱泵的推廣應(yīng)用，提供了 條節(jié)約燃料、合理用能、減輕環(huán)境污染的有效途徑，而使用范用兒乎不受限制刀。1熱泵的工作原理1.1壓縮式熱泵壓縮式熱泵系統(tǒng)中的工作介質(zhì)在壓縮機(jī)中壓力p1升高到p2,溫度也同時(shí)升高,rhti升 高到相應(yīng)p2的壓力下的溫度t2,然后進(jìn)入冷凝器，將熱量q1釋放給水，使水溫升高， 而工質(zhì)溫度下降到t3,降溫厲的工質(zhì)經(jīng)過節(jié)流閥以厲壓力降到p4,溫度降到相應(yīng)的t4,然厲 低溫低壓的工作質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)重復(fù)循環(huán)，這時(shí)冷卻器出來的熱水可供取暖或生活用熱水。壓 縮式熱泵的主要設(shè)備冇：壓縮

3、機(jī)、換熱器（包括冷凝聚器和蒸發(fā)器）、節(jié)流閥。1.2吸收式熱泵吸收式熱泵是利用溶液的特性來完成工作循環(huán)和實(shí)現(xiàn)供熱，它以消耗熱能為動力，工作 介質(zhì)是一種二元溶液，這2種溶液互相溶解，而沸點(diǎn)不同，其中沸點(diǎn)較低受熱后容易蒸發(fā) 的物質(zhì)叫溶質(zhì)（或稱工質(zhì)），而沸點(diǎn)較高的溶劑（吸收劑）。它z所以能制熱是利用溶質(zhì)在溶液 屮，其溶解度隨溫度而變化的特點(diǎn)，即在一定壓力下，溫度越高，溶解度越小，從而產(chǎn)生所 需的高壓蒸汽；反z,溫度越低溶解度越大，易丁-被吸收劑吸收溶解。整個(gè)裝置除有一個(gè)耗 電量很小的溶液泵外，主耍山幾個(gè)容器組成：發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器和節(jié)流閥。 工作原理見圖2。圖2吸收式熱泵示意圖溶液在發(fā)牛器

4、中被加熱，消耗熱能q1 （溫度較高的熱能，作為驅(qū)動力），使部分工質(zhì)汽 化，使溶液變?yōu)橄∪芤?，稀溶液?到3通過節(jié)流閥降壓后進(jìn)人吸收器，在吸收器中吸收 來門蒸發(fā)器的汽態(tài)工質(zhì)而變成濃溶液，在吸收過程中同吋放出熱m q2,溶液被泵打冋發(fā)生 器，從而完成溶液的循環(huán)。發(fā)生器屮受熱汽化的工質(zhì)進(jìn)入冷凝器被冷凝成液態(tài)，同時(shí)放出熱 量q3（升溫后供熱）。液態(tài)工質(zhì)經(jīng)節(jié)流閥降溫、降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸收低溫?zé)?量q4,汽化后進(jìn)入吸收器，被從發(fā)牛器來的稀溶液吸收變?yōu)闈馊芤?，如此反?fù)循環(huán)。吸收 式熱泵的驅(qū)動熱源可以是鍋爐、工業(yè)余熱、地?zé)嵩吹?。低溫?zé)嵩纯梢允堑責(zé)崤潘?、地農(nóng)水、 太陽能、土壤、工業(yè)低溫余熱等。吸收式

5、熱泵的優(yōu)點(diǎn)是可以利用溫度不高的熱源作為動力；除功率不大的溶液泵外沒有轉(zhuǎn) 動部件，耗電量低，無噪聲。缺點(diǎn)是熱效率低，一般適合于規(guī)模大的供熱系統(tǒng)。此外熱泵還有：化學(xué)式熱泵，利用化 學(xué)反應(yīng)吸收、吸附、濃度差等現(xiàn)象或化學(xué)反應(yīng)原理制成熱泵；噴射式熱泵，以蒸汽噴射泵代 替壓縮機(jī)；熱電式熱泵(半導(dǎo)體熱泵)利用電流通過2種不同導(dǎo)體組成的回路時(shí)，會在兩端產(chǎn) 牛溫度差的現(xiàn)彖。2熱泵在供熱工程中的應(yīng)用近年來，熱泵供暖發(fā)展很快，在不久的將來將逐步収代其他供暖方式，在歐洲一些以采 暖為主的國家，如瑞士、荷蘭等國，政府和電力部門人力采取熱泵供暖系統(tǒng)；而我國能源消 耗量約95%是煤炭、石汕、天然氣，其屮90%是作為燃料燒掉

6、了。這樣能源消耗甚大， 而我國能源并不富裕，急盂將余熱資源大力開發(fā)出來，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國各行業(yè)余熱資源 約占其燃料消耗總量的1 7%67% ,可回收利用的余熱資源約為余熱資源總數(shù)的60% , 這些余熱資源可作為熱泵的低溫?zé)嵩?，通過熱泵凹收和利用，用于供熱工程3。2.1低溫?zé)崴椛涔┡到y(tǒng)低溫輻射供暖系統(tǒng)的供水溫度較低，一般為40c60°c,由熱泵作為低溫輻射供暖熱 源時(shí)，供水溫度為40°c45°c,目前以頂棚、地板或墻埋管作為輻射板的低溫輻射供暖系 統(tǒng)均町采用熱泵作熱源。又rfl于目前最常見的、最有效的熱泵供暖方式為地板輻射供暖方式, 所以熱泵所提供供水溫度完全

7、可以滿足當(dāng)前地板輻射供暖方式。2.2傳統(tǒng)的熱水供曖系統(tǒng)目前，我國熱水供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)上均采用供回水溫度為95°c/70°c的熱水采暖，而實(shí)際 北方采暖地區(qū)采暖系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)普遍采用的是大流量、小溫差的方式，住宅供回水溫度都在 60°c/45°c。室內(nèi)散熱設(shè)備主要為鑄鐵散熱器、鋼制散熱器、銅鋁復(fù)合散熱器和柱鋁散熱器 等。如果厲間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫措施r好，改善門窗的絕熱性能，減少冷風(fēng)滲透，在釆用上述 各種散熱器的條件下，可利用供水溫度為60c50°c的熱泵采暖系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)供熱。2.3風(fēng)機(jī)盤管供暖系統(tǒng)在我國高層建筑、賓館、大型商場等建筑中幾乎全部釆用風(fēng)機(jī)盤管

8、空調(diào)系統(tǒng)，而在一些 現(xiàn)代化高級賓館引進(jìn)國外熱泵裝直，這將促進(jìn)國內(nèi)熱泵供暖系統(tǒng)的進(jìn)-步發(fā)展，國內(nèi)早u采 用以熱泵為熱源的風(fēng)機(jī)盤管供暖系統(tǒng)，經(jīng)驗(yàn)證明，這樣的供暖系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)行對靠，節(jié)能和 環(huán)保效果顯著。這種供熱系統(tǒng)雖然有它的優(yōu)勢，但應(yīng)引起我們重視的是在不同地區(qū)的氣象條 件下，由于供暖系統(tǒng)的類型、低溫?zé)嵩吹姆N類、燃料、電力價(jià)格等因素的影響，在使用熱泵 供暖過程小經(jīng)濟(jì)效益冇所不同。一般情況下使用熱泵供暖是節(jié)能的。據(jù)國家冇關(guān)資料分析, 熱泵在分散用戶供暖中，使用散熱器供暖系統(tǒng)的，其節(jié)約燃料13%19%,而依托各種低 熱源的地板輻射供暖系統(tǒng)則節(jié)約燃料20%30% o2.4大型熱泵站用于建筑物區(qū)域供熱的人型

9、熱泵裝置組成的集屮熱力站即熱泵站，熱泵站早于20世紀(jì) 70年代末使用在瑞典、前蘇聯(lián)等國家的區(qū)域供熱屮，當(dāng)時(shí)主要采用的是壓縮式熱泵裝置， 而后在一些發(fā)達(dá)國家的熱泵站中采用了吸收式熱泵裝置、燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動的熱泵裝置，效率冇明 顯提高?，F(xiàn)在從供熱的發(fā)展形式看，集中供熱熱源向熱泵站方向發(fā)展。而我國的熱泵站區(qū)域 供熱的應(yīng)用還處于初步研究階段，從目詢有關(guān)專家研究論證可以看出：在各地區(qū)建立以水為 低溫?zé)嵩?、冬季?0°c熱水的電動熱泵站是節(jié)能的。與常規(guī)區(qū)域鍋爐房相比，以河水(5°c 6.6°c)為低溫?zé)嵩矗晒?jié)煤1 2.7%14.1%,釆用海水(12°c13.6°c)為低溫?zé)嵩?，?節(jié)煤21.5%23.6%,采用工業(yè)廢水(18°c20°c)為低溫?zé)嵩?，可?jié)煤39%39.5%。3結(jié)語隨著人們節(jié)能意識、環(huán)保意識的提高和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,熱泵具有極其廣闊的發(fā)展詢景。 我國各種低溫余熱資源卞富，各行各業(yè)余熱資源人約占燃料消耗量的17%67%,其中可 i叫收利用的約山余熱資源總數(shù)的60%。使用后的地?zé)崤潘蔡峁┝素S富的低溫?zé)嵩矗€冇 各種自