熱泵的最新節能技術

1 前言

隨著社會經濟的飛速發展，人民生活水平的不斷提高，人們對生存環境越來越重視。能源危機及周圍環境的惡化，使得節能和環保成為了全人類迫切需要解決的課題。熱泵技術是利用可再生的低品位熱源，它不僅可大幅度的降低能源的消耗，同時可大大減少燃燒礦物燃料而引起的污染物排放。因此，就需要科研工作者大力研發新型的節能熱泵。

2 熱泵技術的發展

在能源和環境問題日益嚴峻的今天，由于熱泵節能環保的特點，受到了全世界廣泛的關注，目前，國內外對熱泵技術的研究越來越多，主要有空氣源熱泵、水源熱泵、土壤源熱泵等。近年來，科學工作者在熱泵的熱源選擇上進行了大量的嘗試，如采用了可再生能源——太陽能；利用工業低品位余熱進行供暖；開發與應用原生污水源等。

2.1空氣源熱泵

空氣源熱泵是目前應用最廣泛的系統，它是指通過空氣換熱器與室外空氣換熱制取冷(熱)量的熱泵系統。與其他熱泵系統相比，空氣源熱泵的熱源獲取便利、設備的投資低是其主要的優點；但也存在冬季溫度低、需要輔助熱源、無儲存效應、噪聲污染大等缺點，使空氣源熱泵的推廣使用受到限制。目前的空氣源熱泵產品主要是家用熱泵空調器、商用單元式熱泵空調機組和熱泵冷熱水機組，據統計，熱泵空調器已占到家用空調器銷量的40％～50％，

年產量400余萬臺。

2.2水源熱泵

水源熱泵技術是利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移的一種技術。水源熱泵主要有原生污水水源熱泵、海水源熱泵等。例如，國瑞苑原生污水水源熱泵工程采用水源熱泵技術與蓄能系統相結合，一機三用，實現夏天制冷、冬季供暖、蓄能、常年提供衛生熱水。工程經過1a的運行實踐，以其穩定的性能，良好的供熱制冷效果，低廉的運行成本，取得了良好的經濟效益、社會效益和環境效益。

2.3土壤源熱泵

地源熱泵又稱地源中央空調，是利用地球儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進行能量轉換的供熱制冷空調系統。地源熱泵系統由于冬季供暖時不需要鍋爐或增加輔助加熱器，沒有氮氧化物、二氧化硫和煙塵的排放而具有高效、節能、環保、無污染等優點。

近幾年，熱泵技術成了國內建筑節能及暖通空調界的熱門研究課題，并開始大量應用于工程實踐，與此相關的熱泵產品應運而生，掀起一股“地熱空調”的熱潮，其中土壤源熱泵發展最快。1996年至今在北京、河北、山東、江蘇、浙江、上海、河南、湖北和西藏等地相繼建成了地源熱泵工程，應用范圍基本覆蓋了我國所有省份，全國地源熱泵系統的應用面積接近3000萬m2。

2.4太陽能熱泵

太陽能熱泵因其具有顯著的節能性和環境友好性，得到了越來越廣泛的關注。我國對太陽能熱泵的研究起步較晚，其中，青島建筑工程學院對串聯式太陽能熱泵供暖系統進行了實驗研究，該系統具有多功能調節能力，冬季熱泵供暖時熱泵機組工作穩定，COP平均值達到2.71，具有明顯的節能效果。此外，上海交通大學對直膨式太陽能熱泵熱水器進行了試驗研究，該熱水器可全天候提供45～50℃生活熱水150L，每天耗電量約為1kW·h(夏季)或2kW·h(冬季)，其分體式結構尤其適合于高層或多層建筑。并且，這種熱水器在陰雨天可以照常工作，其工作形式轉變為空氣源熱泵。

2.5工業低品位余熱供暖

目前，我國鋼鐵生產企業、熱電廠、醫藥、化工等企業生產過程中必不可少的工業循環水系統，大都采用涼水塔將工業余熱向大氣中排放，這樣不僅對環境造成熱污染而且涼水塔運行還消耗電能，因此，有效利用工業余熱就成了企業節能降耗的重要途徑。例如：河冶科技股份有限公司于2006年10月剛剛竣工投入使用的科技實驗樓工程建筑面積(不含地下室)2880m2，采用了本企業生產過程中工業循環水廢熱做熱源，設計安裝了水環熱泵分散式中央空調系統。結果表明，進入供暖期運行一個月以來，河冶科技實驗樓取得了較好的節能效果。

3 熱泵節能技術的展望

面向未來，熱泵及其應用系統會被越來越廣泛地采用，究其原因有以下幾點：

(1)由于燃燒常規能源(石油、煤、天燃氣等)會產生大量的煙灰、氧化物等有害物質，對環境的污染及人類的健康已造成嚴重的影響。

(2)常規能源都屬于不可再生能源，隨著時間不斷的減少，導致能源價格的逐漸上漲，就要求人們必須要節能。熱泵系統所具有的用能效率高，運行的自動化和安全性，將會更好地滿足人們的節能要求。

(3)熱泵系統可以利用一些低品位熱源及工業余熱等，既減少了浪費，又節約的能源。

從上面的討論可以看出，熱泵技術發展總趨勢將是發展高效率的供熱、供冷熱泵，大力發展可再生能源的應用。隨著城市化進程的推進，可以充分回收工業生產和城市居民生活中的低溫余熱資源，考慮把熱管技術等納入總體的供能系統工程中，從而形成“熱電站熱泵站熱管網”的綜合系統，并通過計算機進行控制。這種系統不但能發電、集中供熱供冷，還可以利用各種余熱，經轉換后向工業、農業、商業、居民等提供不同溫度的熱源冷源，有可能替代或部分替代大量使用的鍋爐和制冷裝置，也可降低城市大氣污染的程度，只有這樣，才能真正地發揮熱泵的優勢，緩解能源危機及有效減少環境的污染。