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熱泵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與其展望

2007-04-20 13:55    【  【打印】【我要糾錯】

  1、前言

  近幾年來,我國熱泵發(fā)展很快,主要表現(xiàn)在如下幾個方面。

 。1)據(jù)統(tǒng)計,1996年我國空調(diào)設(shè)備(指電動冷熱水機(jī)組、吸收式冷熱水機(jī)組、房間空調(diào)器以及單元空調(diào)機(jī)組,但不包括進(jìn)口機(jī)組)的總制冷能力約為2000萬kW,其中熱泵型機(jī)組的制冷能力約占60%.在全部熱泵型機(jī)組中,電驅(qū)動熱泵容量約為1070kW,占90%;吸收式熱泵容量約為130萬kW,占10%.

 。2)近幾年來,我國的吸收式制冷裝置發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計,1996年銷售的溴化鋰吸收式制冷機(jī)約3000多臺,其中直燃機(jī)1115臺。

 。3)熱泵在工業(yè)中的應(yīng)用已見端倪,木材、食品(茶和水果)、陶瓷、造紙、印刷、石油和化工等工業(yè)生產(chǎn)過程已采用了蒸汽噴射式熱泵、吸收式熱泵和電驅(qū)動熱泵。例如,目前大約有400臺熱泵式木材干燥機(jī)正在運(yùn)行,年處理能力約為200千立方米。

  2、熱泵發(fā)展的背景

  2.1 能源政策

  我國一次能源年保有總量(不包括生物質(zhì)能和新能源)為14億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中原煤14.6億噸,原油1.7億噸,天然氣300億立方米,水電2400億kWh,核電250kWh,進(jìn)口石油4-6億噸,火電電力裝機(jī)容量2.9-3億kW(平均每年增加裝機(jī)容量1500kW)。據(jù)1997年統(tǒng)計,我國電廠熱效率為32.95%,電廠供熱效率為83.68%,能源轉(zhuǎn)換總效率為38.07%.采用熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)或稱總能系統(tǒng)(TES——Total Energy System),燃?xì)鉄岜茫℅EHP)后,通過熱力學(xué)第一定律的熱效率分析和熱力學(xué)第二定律的效用率分析說明:由于利用廢熱,GEHP的綜合利用可達(dá)到80%-85%;若通過軸動力傳動熱泵,利用了低位熱能,故綜合熱效率可達(dá)到150%-170%.對于TES方式,實現(xiàn)熱電冷三聯(lián)供后,其綜合利用率可達(dá)到65%-80%.《中華人民共和國節(jié)約能源法》第三十九條將熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)列入國家鼓勵發(fā)展的通用技術(shù),促進(jìn)了熱泵事業(yè)的發(fā)展。

  2.2 環(huán)境保護(hù)政策

  采用熱驅(qū)動熱泵,CO2 排放量亦明顯降低。通過改善熱泵性能,降低工質(zhì)泄漏與使用新工質(zhì),熱泵將在環(huán)境保護(hù)上發(fā)揮更大的作用。

  2.3 建筑節(jié)能法

  實施《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》后,提高了建筑隔熱保溫性能,降低了建筑采暖能耗,結(jié)果是大幅度地降低了熱泵采暖方式的年運(yùn)行費(fèi)用,增加了熱泵與集中供熱采暖方式的競爭能力。

  2.4 城市能源結(jié)構(gòu)的改變

  大中城市人口集中,能源消耗量大,污染問題最突出,因此,必須實施國家能源政策,改善能源結(jié)構(gòu),提倡使用清潔優(yōu)質(zhì)能源,限制煤炭的使用,這就為熱泵的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

  2.5 能源價格的調(diào)整

  3、熱泵技術(shù)發(fā)展的展望

  3.1 熱泵技術(shù)的現(xiàn)狀

  所有型式的熱泵都有蒸發(fā)和冷凝兩個溫度水平,節(jié)流采用膨脹閥或毛細(xì)管。只是壓力的增加有不同的形式,主要有機(jī)械壓縮式,熱能壓縮式、噴射蒸汽壓縮式。

  目前我國熱泵發(fā)展有三種趨勢:

  風(fēng)冷熱泵型熱水機(jī)組發(fā)展迅速,1996年比1995年增長近二倍。

  直燃式溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組發(fā)展較快,占全部溴化鋰吸收式熱水機(jī)組的56%.

  房間空調(diào)器比重最大。熱泵型窗式、分體式和10kW冷量以下的單元空調(diào)機(jī)占總冷量的45%.但技術(shù)上存在以下幾方面的問題:

  風(fēng)冷熱泵型機(jī)組存在體型較大,噪聲較高,除霜技術(shù)尚不完善等問題。主要應(yīng)用風(fēng)冷熱泵的地區(qū)是長江流域,該地區(qū)夏季悶熱,冬季濕冷,1月份平均氣溫0℃-10℃,相對濕度大于75%.因此,要求熱泵必須適應(yīng)0℃以下低溫高濕氣候環(huán)境。

  吸收式溴化鋰制冷機(jī)組效率偏低。

  房間空調(diào)器存在噪聲污染、熱污染(大量電機(jī)功率轉(zhuǎn)化的熱量排入住宅)和制冷劑污染,特別是(分體式空調(diào)機(jī)安裝和使用時的泄漏)。1996年我國大約安裝300萬臺分體機(jī)和40萬臺單元空調(diào)機(jī),以每臺安裝時的排放量為50g計算,則泄漏總量達(dá)170t/年。

  3.2 熱泵技術(shù)發(fā)展的展望

  技術(shù)發(fā)展總趨勢是發(fā)展高效率的供熱、供冷熱泵和超級熱泵系統(tǒng)。

  3.2.1 機(jī)械壓縮式熱泵的發(fā)展

 。1) 制冷劑側(cè)的熱泵控制。

 。2) 壓縮機(jī)能量控制。

 。3) 壓縮機(jī)設(shè)計 .

 。4) 新工質(zhì)技術(shù)。

  3.2.2 吸收式熱泵和吸收式熱變換器

  3.2.3 壓縮-吸收式熱泵

  3.2.4 高溫?zé)岜?/P>

  4、熱泵市場發(fā)展的展望

  4.1 熱泵市場發(fā)展的有利因素

  4.1.1 我國的能源政策和環(huán)境保護(hù)政策是促進(jìn)熱泵技術(shù)迅速發(fā)展的主要因素。

  4.1.2 自從我國政府1978年出臺改革開放、節(jié)能政策以來,長江流域經(jīng)濟(jì)得到迅速發(fā)展,生活水平也獲得了大幅度的提高。這一地區(qū)的氣候特點(diǎn)是夏季炎熱,冬季不太冷(一月份平均室外溫度變化范圍為0℃-10℃,年平均室外溫度低于或等于5℃的時間為0-90天。七月室外平均溫度范圍為25℃-30℃,年平均溫度高于25℃的天數(shù)為40-110天)。根據(jù)上述原因,加以國外產(chǎn)品的大量進(jìn)口,熱泵空調(diào)系統(tǒng)在中國的應(yīng)用迅速增長,目前家用空調(diào)器總量60%為熱泵型甚至在較為寒冷的北京地區(qū),有許多用戶也喜歡在集中采暖期前后應(yīng)用熱泵型空調(diào)機(jī)組來采暖,冬季供應(yīng)熱水,夏季供應(yīng)冷水的電動風(fēng)冷機(jī)組在集中式空調(diào)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用,今后的應(yīng)用將更為普及。

  4.1.3 我國建筑市場巨大,1995-2000年,預(yù)計每年全國城市新建住宅建筑面積約2.4億㎡,其中上海每年新建約1500萬㎡,北京約1000萬㎡,天津約600萬㎡,大連約260萬㎡.2000-2010年,每年新建住宅建筑面積約3.4億㎡.

  4.1.4 我國工業(yè)余熱的資源很豐富,利用的潛力很大分布也很廣,如化工工業(yè)占8.8%,石化工業(yè)占30.9%,輕紡工業(yè)占4.0%.石化廠、造紙廠、制藥廠、冶金廠、食品加工廠和農(nóng)業(yè)部門對熱泵的應(yīng)用進(jìn)行了開發(fā)研究,如木材采用了電驅(qū)動高效熱泵干燥機(jī)實現(xiàn)了工廠節(jié)能的目的;如石化廠廣泛采用了蒸汽噴射式熱泵回收生產(chǎn)過程中的余熱用于生產(chǎn)和生活,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益,為今后熱泵市場的開拓創(chuàng)造了條件。

  4.2 熱泵市場發(fā)展的展望

  4.2.1 建筑業(yè)應(yīng)用熱泵的展望

  熱泵適用區(qū)域為過渡區(qū)域和部分集中采暖區(qū)域,該區(qū)域包括上海、江蘇、浙江、山東、安徽、湖北、河南及福建、湖南的部分地區(qū),據(jù)預(yù)測,該地區(qū)2000年城鎮(zhèn)房屋建筑面積38.5億㎡,其中住宅20.7億㎡,(約占53.8%)。公共、商業(yè)建筑6.5億㎡(16.9%),從中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢來看,該地區(qū)至2000年空調(diào)普及率約為10%!   (jù)預(yù)測,2000年我國房間空調(diào)器需求量約為1000萬臺,其中包括制冷量在10kW以下的單元空調(diào)機(jī),空調(diào)用總制冷量約為3500萬kW.

  據(jù)預(yù)測,九五期間吸收式溴化鋰制冷機(jī)預(yù)計將以8%-10%的速度增長,即市場需求量將以每年200-250萬臺速度增長,至2000年,全國的需求量約為4000臺。

  4.2.2 工業(yè)中應(yīng)用熱泵的展望

  工業(yè)中應(yīng)用熱泵的潛力很大,據(jù)預(yù)測,至2000年工業(yè)中應(yīng)用熱泵的數(shù)量為:化工行業(yè)約300臺;食品行業(yè)約150臺;紙漿造紙約130臺;農(nóng)業(yè)約5-10臺;冶金行業(yè)約150臺;木材干燥約400臺及制藥行業(yè)約100臺。

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