自考畢業(yè)論文：熱泵技術的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

自考畢業(yè)論文：熱泵技術的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

 

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年我國空調設備（指電動冷熱水機組、吸收式冷熱水機組、房間空調器以及單元空調機組，但不包括進口機組）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約3000多臺，其中直燃機1115臺。

（3）熱泵在工業(yè)中的應用已見端倪，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、吸收式熱泵和電驅動熱泵。例如，目前大約有400臺熱泵式木材干燥機正在運行，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（不包括生物質能和新能源）為14億噸標準煤，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，進口石油4－6億噸，火電電力裝機容量2.9－3億kW（平均每年增加裝機容量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），燃氣熱泵（GEHP）后，通過熱力學第一定律的熱效率分析和熱力學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)技術列入國家鼓勵發(fā)展的通用技術，促進了熱泵事業(yè)的發(fā)展。

2.2 環(huán)境保護政策

 

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

2.3 建筑節(jié)能法

 

實施《民用建筑節(jié)能設計標準》后，提高了建筑隔熱保溫性能，降低了建筑采暖能耗，結果是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。

2.4 城市能源結構的改變

 

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，改善能源結構，提倡使用清潔優(yōu)質能源，限制煤炭的使用，這就為熱泵的應用創(chuàng)造了條件。

2.5 能源價格的調整

3、熱泵技術發(fā)展的展望

3.1 熱泵技術的現(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管。只是壓力的增加有不同的形式，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)展有三種趨勢：

風冷熱泵型熱水機組發(fā)展迅速，1996年比1995年增長近二倍。

直燃式溴化鋰冷熱水機組發(fā)展較快，占全部溴化鋰吸收式熱水機組的56%.

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

風冷熱泵型機組存在體型較大，噪聲較高，除霜技術尚不完善等問題。主要應用風冷熱泵的地區(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0℃以下低溫高濕氣候環(huán)境。
吸收式溴化鋰制冷機組效率偏低。

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

3.2 熱泵技術發(fā)展的展望

技術發(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 機械壓縮式熱泵的發(fā)展

（1） 制冷劑側的熱泵控制。

（2） 壓縮機能量控制。

（3） 壓縮機設計 .

（4） 新工質技術。

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 高溫熱泵

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)境保護政策是促進熱泵技術迅速發(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，熱泵空調系統(tǒng)在中國的應用迅速增長，目前家用空調器總量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用熱泵型空調機組來采暖，冬季供應熱水，夏季供應冷水的電動風冷機組在集中式空調系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，今后的應用將更為普及。

4.1.3 我國建筑市場巨大，1995－2000年，預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)部門對熱泵的應用進行了開發(fā)研究，如木材采用了電驅動高效熱泵干燥機實現(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)濟發(fā)展形勢來看，該地區(qū)至2000年空調普及率約為10%?！　　　?jù)預測，2000年我國房間空調器需求量約為1000萬臺，其中包括制冷量在10kW以下的單元空調機，空調用總制冷量約為3500萬kW.

據(jù)預測，九五期間吸收式溴化鋰制冷機預計將以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)中應用熱泵的展望

工業(yè)中應用熱泵的潛力很大，據(jù)預測，至2000年工業(yè)中應用熱泵的數(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。