摘要:通過對能源政策、環(huán)境保護、能源結(jié)構(gòu)、能源價格等方面的闡述,反映了熱泵發(fā)展背景,指出熱泵發(fā)展的三種趨勢。
關(guān)鍵詞;熱泵;制冷機;發(fā)展
一、概述
近年來,我國熱泵發(fā)展很快,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:據(jù)統(tǒng)計,上個世紀(jì)未我國空調(diào)設(shè)備(不包括進口機組)的總制冷能力約為2000萬kW,其中熱泵型機組的制冷能力約占60%。在全部熱泵型機組中,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%。近年我國的吸收式制冷裝置發(fā)展迅速。去年銷售的溴化鋰吸收式制冷機約3000多臺,其中直燃機1115臺。熱泵在工業(yè)中的應(yīng)用已見端倪,木材、食品、陶瓷、造紙、印刷、石油和化工等工業(yè)生產(chǎn)過程已采用蒸汽噴射式熱泵、吸收式熱泵和電驅(qū)動熱泵。
二、熱泵發(fā)展的背景
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)14億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,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,進口石油4~6億噸,火電電力裝機容量2.9~3億kW。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)第一定律熱效率分析和熱力學(xué)第二定律效用率分析說明:利用廢熱,GEHP的綜合利用可達到80%~85%;若通過軸動力傳動熱泵,利用低位熱能,故綜合熱效率可達到150%~170%。對于TES方式,實現(xiàn)熱電冷三聯(lián)供后,其利用率可達到65%~80%?!吨腥A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),促進了熱泵事業(yè)的發(fā)展。
2、環(huán)境保護政策。主要采用熱驅(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),這將在環(huán)境保護上發(fā)揮更大的作用。
3、建筑節(jié)能法。《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》實施后,提高了建筑隔熱保溫性能,降低了建筑采暖能耗,大幅度地降低了熱泵采暖方式的年運行費用,增加了熱泵與集中供熱采暖方式的競爭能力。
4、城市能源結(jié)構(gòu)的改變。大中城市人口集中,能源消耗大,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。
三、熱泵技術(shù)發(fā)展的展望
1、熱泵技術(shù)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。只是壓力增加有不同形式,主要有機械壓縮式、熱能壓縮式、噴射蒸汽壓縮式。目前我國熱泵發(fā)展趨勢:風(fēng)冷熱泵型熱水機組發(fā)展迅速;直燃式溴化鋰?yán)錈崴畽C組發(fā)展較快,占全部溴化鋰吸收式熱水機組的56%;房間空調(diào)器比重最大。熱泵型窗式、分體式和10kW冷量以下單元空調(diào)機占總冷量的45%。
但技術(shù)上存在以下問題:第一,風(fēng)冷熱泵型機組有體型較大、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。第二,吸收式溴化鋰制冷機組效率偏低。房間空調(diào)器存在噪聲、熱污染和制冷劑污染,特別是分體式空調(diào)機安裝和使用時的泄漏。2005年我國大約安裝300萬臺分體和40萬臺單元空調(diào)機,以每臺安裝時的排放量為50g計算,則泄漏總量達170t/年。
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)。機械壓縮式熱泵的發(fā)展包括:制冷劑側(cè)的熱泵控制、壓縮機能量控制、壓縮機設(shè)計、新工質(zhì)技術(shù)。此外還有吸收式熱泵和吸收式熱變換器、壓縮-吸收式熱泵、高溫?zé)岜玫取?br/>
四、熱泵市場發(fā)展的展望
1、熱泵市場發(fā)展的有利因素。第一,我國的能源政策和環(huán)境保護政策是促進熱泵技術(shù)迅速發(fā)展的主要因素。第二,自實行改革開放、節(jié)能政策以來,長江流域經(jīng)濟得到迅速發(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)品的大量進口,熱泵空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用在中國迅速增長,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,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。
第三,我國建筑市場巨大,每年全國城市新建住宅建筑面積約2.4億㎡,其中每年新建住宅建筑面積約3.4億㎡。此外,我國工業(yè)余熱資源很豐富,利用的潛力很大分布也廣,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、造紙廠和農(nóng)業(yè)等部門對熱泵應(yīng)用進行了開發(fā)研究,如木材采用電驅(qū)動高效熱泵干燥機實現(xiàn)了工廠節(jié)能目的;石化廠采用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)濟效益。
2、熱泵市場發(fā)展的展望。對于建筑業(yè)應(yīng)用的熱泵,它適用區(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)2007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㎡(6.9%),從中國經(jīng)濟發(fā)展形勢來看,2007年空調(diào)普及率約為22%,預(yù)測的各種房屋建筑的需熱量和熱泵供熱量見表1。另外,工業(yè)中應(yīng)用熱泵的潛力很大,化工行業(yè)、食品行業(yè)、紙漿造紙、農(nóng)業(yè)、冶金行業(yè)、木材干燥、及制藥行業(yè)都需要大量的空調(diào)。
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