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熱泵的最新節(jié)能技術(shù)
隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對生存環(huán)境越來越重視。能源危機(jī)及周圍環(huán)境的惡化，使得節(jié)能和環(huán)保成為了全人類迫切需要解決的課題。熱泵技術(shù)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(fā)新型的節(jié)能熱泵。
2熱泵技術(shù)的發(fā)展
在能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的今天，由于熱泵節(jié)能環(huán)保的特點，受到了全世界廣泛的關(guān)注，目前，國內(nèi)外對熱泵技術(shù)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(xué)工作者在熱泵的熱源選擇上進(jìn)行了大量的嘗試，如采用了可再生能源――太陽能;利用工業(yè)低品位余熱供暖;開發(fā)與應(yīng)用原生污水源等。
2.1空氣源熱泵
空氣源熱泵是目前應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)，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(tǒng)。與其他熱泵系統(tǒng)相比，空氣源熱泵的熱源獲取便利、設(shè)備的投資低是其主要的優(yōu)點;但也存在冬季溫度低、需要輔助熱源、無儲存效應(yīng)、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(chǎn)品主要是家用熱泵空調(diào)器、商用單元式熱泵空調(diào)機(jī)組和熱泵冷熱水機(jī)組，據(jù)統(tǒng)計，熱泵空調(diào)器已占到家用空調(diào)器銷量的40%～50%，年產(chǎn)量400余萬臺。
2.2水源熱泵
水源熱泵技術(shù)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?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。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(shù)與蓄能系統(tǒng)相結(jié)合，一機(jī)三用，實現(xiàn)夏天制冷、冬季供暖、蓄能、常年提供衛(wèi)生熱水。工程經(jīng)過1a的運(yùn)行實踐，以其穩(wěn)定的性能，良好的供熱制冷效果，低廉的運(yùn)行成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。
2.3土壤源熱泵
地源熱泵又稱地源中央空調(diào)，是利用地球儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供熱制冷空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)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(jié)能、環(huán)保、無污染等優(yōu)點。
近幾年，熱泵技術(shù)成了國內(nèi)建筑節(jié)能及暖通空調(diào)界的熱門研究課題，并開始大量應(yīng)用于工程實踐，與此相關(guān)的熱泵產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，掀起一股“地?zé)峥照{(diào)”的熱潮，其中土壤源熱泵發(fā)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(yīng)用范圍基本覆蓋了我國所有省份，全國地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)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(jié)能性和環(huán)境友好性，得到了越來越廣泛的關(guān)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(xué)院對串聯(lián)式太陽能熱泵供暖系統(tǒng)進(jìn)行了實驗研究，該系統(tǒng)具有多功能調(diào)節(jié)能力，冬季熱泵供暖時熱泵機(jī)組工作穩(wěn)定，COP平均值達(dá)到2.71，具有明顯的節(jié)能效果。此外，上海交通大學(xué)對直膨式太陽能熱泵熱水器進(jìn)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)變?yōu)榭諝庠礋岜谩?/p>
2.5工業(yè)低品位余熱供暖
目前，我國鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)、熱電廠、醫(yī)藥、化工等企業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)，大都采用涼水塔將工業(yè)余熱向大氣中排放，這樣不僅對環(huán)境造成熱污染而且涼水塔運(yùn)行還消耗電能，因此，有效利用工業(yè)余熱就成了企業(yè)節(jié)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(yè)生產(chǎn)過程中工業(yè)循環(huán)水廢熱做熱源，設(shè)計安裝了水環(huán)熱泵分散式中央空調(diào)系統(tǒng)。結(jié)果表明，進(jìn)入供暖期運(yùn)行一個月以來，河冶科技實驗樓取得了較好的節(jié)能效果。
3熱泵節(jié)能技術(shù)的展望
面向未來，熱泵及其應(yīng)用系統(tǒng)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(guī)能源(石油、煤、天燃?xì)獾?會產(chǎn)生大量的煙灰、氧化物等有害物質(zhì)，對環(huán)境的污染及人類的健康已造成嚴(yán)重的影響。
(2)常規(guī)能源都屬于不可再生能源，隨著時間不斷的減少，導(dǎo)致能源價格的逐漸上漲，就要求人們必須要節(jié)能。熱泵系統(tǒng)所具有的用能效率高，運(yùn)行的自動化和安全性，將會更好地滿足人們的節(jié)能要求。
(3)熱泵系統(tǒng)可以利用一些低品位熱源及工業(yè)余熱等，既減少了浪費(fèi)，又節(jié)約的能源。
從上面的討論可以看出，熱泵技術(shù)發(fā)展總趨勢將是發(fā)展高效率的供熱、供冷熱泵，大力發(fā)展可再生能源的應(yīng)用。隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，可以充分回收工業(yè)生產(chǎn)和城市居民生活中的低溫余熱資源，考慮把熱管技術(shù)等納入總體的供能系統(tǒng)工程中，從而形成“熱電站熱泵站熱管網(wǎng)”的綜合系統(tǒng)，并通過計算機(jī)進(jìn)行控制。這種系統(tǒng)不但能發(fā)電、集中供熱供冷，還可以利用各種余熱，經(jīng)轉(zhuǎn)換后向工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、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(fā)揮熱泵的優(yōu)勢，緩解能源危機(jī)及有效減少環(huán)境的污染。