高溫空氣源熱泵技術的詳細介紹及其應用

    佛山市順德區科創達冷熱設備制造有限公司

    【中國制冷網】：

    1技術背景

    1.1建筑物供熱及空調的節能問題亟待解決

    隨著國民經濟迅速發展和人民生活水平的提高，采暖、空調、生活熱水等的能源需求越來越大，是一般民用建筑物能源消費的主要部分。在發達城市，夏季空調、冬季采暖與供熱所消耗的能量已占建筑物總能耗的40-50%。特別是冬季采暖用的燃煤鍋爐、燃油鍋爐的大量使用，給大氣環境造成了極大的污染。因此，建筑物污染控制和節能已是國民經濟發展的一個重大問題。

    1.2環保節能空氣源熱泵技術應用前景廣闊

    空氣源熱泵是由壓縮機――換熱器――節流器――吸熱器――壓縮機等裝置構成了一個循環系統。冷媒在壓縮機的作用下在系統內循環流動。它在壓縮機內完成氣態的升壓升溫過程（溫度高達100℃），它進入換熱器后釋放出高溫熱量加熱水，同時自己被冷卻并轉化為流液態，當它運行到吸熱器后，液態迅速吸熱蒸發再次轉化為氣態，同時溫度下降至零下20℃――30℃，這時吸熱器周邊的空氣就會源源不斷地將低溫熱量傳遞給冷媒。冷媒不斷地循環就實現了空氣中的低溫熱量轉變為高溫熱量并加熱冷水過程。

    從上面可以得知,空氣源熱泵是以空氣中熱量為能源的,只要空氣中有足夠的熱量,它就吸收能量而產生熱水。因而空氣源熱泵它使用不受陰天下雨白天黑夜的影響，而且在使用時，不象化石燃料在獲取能源和產生電力的同時，向環境排放大量的燃燒產物，如CO2、SO2、NOx、粉塵等，對環境造成嚴重的污染，引起溫室效應、酸雨、土地沙漠化等災害，也嚴重影響了人們的身心健康。

    因此空氣源熱泵的使用是替代傳統的制冷機+鍋爐的建筑物空調、采暖、供熱模式，是改善城市大氣環境、節約能源的一條有效途徑。也是我國節能產品能利用一個新的發展方向。

    1.3普通地源熱泵設備難以滿足市場需求

    我國幅員遼闊，氣候多樣，因建筑物的地理位置功能等不同，采暖空調及熱水系統形式亦各不相同。并且隨著人們對環保和能源問題的重視，大量原有使用燃油、燃煤、燃氣等鍋爐設備需要改造。而一些新上馬供熱系統工程，也主動尋找一些節能、安全、無污染的加熱設備安裝。

    目前，空氣源熱泵技術作為供熱設備行業的一個熱點，空氣源熱泵各類產品層出不窮。短短幾年時間，在我國的空調市場上已經有數百家國內外企業加入空氣源熱泵產品的生產銷售競爭之中。但是，由于壓縮式制冷技術在工質和冷凝溫度等的局限性，空氣源熱泵在制熱工況下的出水溫度一般z*高只能達到55℃左右。這對于原來使用燃油、燃煤、燃氣等鍋爐設備高溫用水的工程的改造以及一些特殊的行業（特別是工業上的如食品、電鍍、化工、屠宰等行業）需要高溫熱水作為生產資源的工程項目。55℃的供水溫度已經不能或不完全能滿足系統的使用要求，從而限制了空氣源熱泵這一經濟節能的技術的推廣應用。

    高溫空氣源熱泵技術正是在這一背景下應運而生，z*高可達85℃的供熱出水溫度大大的拓展了空氣源熱泵技術的應用范圍。

    2高溫空氣源熱泵技術

    2.1高溫空氣源熱泵的概念

    高溫空氣源熱泵的“高溫”是相對于目前占市場主導地位的z*高熱水出水溫度在55℃以下的空氣源熱泵產品而言，一般指環境溫度在10-15℃以上時，供熱溫度在60℃以上的產品，正常運行出水溫度范圍在60―75℃，z*高可達85℃。可以滿足大部分生活及工業熱水系統的水溫要求。雖然在供熱出水溫度上只有十幾度的提高，但對于熱泵技術來說卻是一個極大的突破，一般的空氣源熱泵機組在該工況下，性能會極大衰減甚至無法運行，因此高溫熱泵產品對設備零部件的選擇和制冷劑的使用都有很高的要求，產品的研發和設計方面的成本也很高。目前國內市常上擁有合格高溫熱泵技術和產品的企業寥寥無幾。

    2.2高溫地源熱泵的幾個關鍵技術

    相對于輸出溫度55℃以下的空氣源熱泵技術，高溫空氣源熱泵在不改變設備運行環境的情況下，熱泵供熱溫度達到60℃以上，并保持較高的運行效率和穩定的運行狀態，一般需要解決如下幾個關鍵技術。

    （1）壓縮機的選擇：目前熱泵設備常用壓縮機類型主要有螺桿壓縮機、全封閉渦旋壓縮機與半封閉活塞壓縮機等，經過對不同類型壓縮機工作特性進行比較研究，目前高溫空氣熱泵設備一般選用美國品牌3T工況谷輪全封閉渦旋壓縮機。

    （2）工質的選擇：為保證高溫熱泵設備在穩定的可允許的工作壓力下運用，采用特殊的制冷劑為工質，換熱效率高并對環境無污染，對臭氧層無破壞作用；

    （3）氟路系統控制的優化：保證整體機組的長時間高溫穩定運行和使用壽命，并可根據環境溫度和出水溫度，自動調節高溫空氣熱泵設備運行工作狀態和條件。