(1)制冷劑的選擇
與普通制冷回路相比,熱泵工作的條件更為不利。在寬帶的條件下,制冷劑質(zhì)量流量的主要變化范圍比大約為1--10。而且熱泵的冷側(cè)和熱側(cè)的溫度幾乎是不一致的,即增加了熱源的溫度結(jié)果使冷凝溫度減少了。這種作用不僅對制冷劑的質(zhì)量流量,而且對壓縮機能量的消耗以及系統(tǒng)的加熱容量都有影響。至今,熱力膨脹閥仍是最常用的一種控制設(shè)備。制冷劑流量控制的趨向是傾向于設(shè)計新的具有特殊動力和適應(yīng)范圍廣等特點的膨脹閥。
(2)壓縮機能量控制
為了加熱的目的,熱泵與加熱需要相匹配是最困難的問題之一,特別是利用室外空氣為熱源時,難度更大。至今已采用的控制方式有:啟/閉操作,汽缸卸載;供熱采暖網(wǎng)使用幾臺壓縮機,單殼壓縮機,換向極電機,連續(xù)速度控制等。其中變頻控制技術(shù)具有簡單、便宜和啟動可靠,適用于所有類型壓縮機(敞開式、封閉式等)的優(yōu)點。
(3)壓縮機設(shè)計
往復(fù)式壓縮機,在現(xiàn)代的設(shè)計概念中已不可能作更多的改進。但渦旋式壓縮機將為熱泵的發(fā)展做出貢獻。新型的螺桿式壓縮機和離心式壓縮機是適用于熱泵工作的。
(4)新工質(zhì)技術(shù)
根據(jù)目前的研究成果,CFSs和HCFCs工質(zhì)的替代物可以分為三類:HFCs工質(zhì),氨和丙烷,其它工質(zhì)。當前,首選的為HFCs替代物。由于純工質(zhì)往往不能滿足熱泵工質(zhì)所需的各項條件。因此,使用二種工質(zhì)的混合物或者多元工質(zhì)的混合物。如:低工作壓力下選HFC134a;與HCFC22工作壓力相近選HFC32/125/134a;在高工作壓力下選HFC32/125。
2.吸收式熱泵是利用少量的高溫?zé)嵩矗a(chǎn)生大量的中溫有用熱
目前,吸收式熱泵使用的工質(zhì)為LiBr--H2O或NH3--H2O,其輸出的最高溫度不超過150℃。
吸收式熱泵的發(fā)展趨勢:應(yīng)用新的工作循環(huán)(例如多級循環(huán))和開發(fā)新的工質(zhì),以克服Li--Br--H2O或NH3--H2O工質(zhì)所存在的缺陷。
吸收式熱泵可利用工業(yè)余廢熱作為能源,耗能很少,幾乎不耗費電能。因此,我國自80年代末開始進行該方面的研究,其工作主要集中在以下幾個方面:
(1)機理性研究。廣州能源研究所對降膜吸收過程傳熱傳質(zhì)機理進行了深入研究,提出了凝結(jié)式降膜吸收理論,揭示了吸收過程動量、熱量、質(zhì)量傳遞相互偶合機理。
(2)適用于不同制冷要求的不同循環(huán)的研究。利用余廢熱的Ⅰ、Ⅱ型單級(多級)熱泵循環(huán);用于制取高溫的Ⅱ型單級(多級)熱泵循環(huán)。
(3)高溫?zé)岜醚h(huán)工質(zhì)的研究。探索工質(zhì)包括:水、甘油,水、乙二醇等。
(4)應(yīng)用性研究工作。
3.壓縮--吸收式熱泵將蒸汽壓縮循環(huán)與吸收式循環(huán)合為一體
工作重點在于應(yīng)用新的工作循環(huán)以提高溫度,以及開發(fā)比NH3--H2O工質(zhì)性能更優(yōu)越的新工質(zhì)。壓縮--吸收式熱泵既減少了電能的耗費又克服了吸收式熱泵效率低、系統(tǒng)復(fù)雜、體積龐大等缺點,在能源短缺和環(huán)境污染危及人類的今天,這項高效節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用無疑是一件令人歡欣鼓舞的事情。
我國熱泵市場發(fā)展的展望
1.熱泵市場發(fā)展的有利因素
(1)中國的能源政策和環(huán)境保護政策是促進熱泵技術(shù)迅速發(fā)展的最主要因素。在改善能源結(jié)構(gòu)、減少污染嚴重的煤炭消費比重、提高石油、天然氣和水電等優(yōu)質(zhì)、少污染能源的比重要求下,以熱泵代替燃煤鍋爐采暖將使二氧化碳排放量減少。
(2)在我國北方地區(qū),大多以燃煤作為采暖的基本方式,且以往電力缺乏,電價較高,因此熱泵技術(shù)在建筑環(huán)境中的應(yīng)用與推廣是比較困難的。但自從改革開放以來,長江流域經(jīng)濟得到迅速發(fā)展,生活水平也得到了大幅度的提高。供熱采暖網(wǎng)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)。因此,在這一地區(qū)使用熱泵型空調(diào)機組是比較合適的。加之政府的節(jié)能政策的推動,很多單位和家庭也采用了熱泵機組。國外產(chǎn)品的大量進口,熱泵空調(diào)系統(tǒng)在我國的應(yīng)用迅速增長,目前家用空調(diào)器總量有60%為熱泵型的。另外,冬季供應(yīng)熱水,夏季供應(yīng)冷水的電動空冷機組在集中式空調(diào)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
(3)我國建筑市場巨大,1995年--2000年,每年全國城市新建住宅建筑面積約2.4億me2,其中上海每年新建約1500萬me2,北京約1000萬me2,天津約600萬me2,大連約260萬me2。2000年--2010年,每年新建住宅建筑面積約3.4億me2。更多的熱泵采暖機組將會擁有更加廣闊的市場。
(4)我國工業(yè)余熱資源豐富,利用潛力大、分布廣,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(yīng)用進行了開發(fā)研究,如木材廠采用電驅(qū)動高效熱泵干燥機實現(xiàn)了工廠節(jié)能的目的;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,也取得了明顯的經(jīng)濟效益,為今后熱泵市場的開發(fā)創(chuàng)造了條件。
2.熱泵市場發(fā)展的展望
(1)建筑業(yè)應(yīng)用熱泵的展望
熱泵適用區(qū)為過渡區(qū)和部分集中采暖區(qū),該區(qū)包括上海、江蘇、浙江、山東、安徽、湖北、河南、福建及湖南的部分地區(qū),據(jù)預(yù)測,該地區(qū)2000年城鎮(zhèn)房屋建筑面積38.5億me2,其中住宅20.7億me2,(約占53.8%)。公共、商業(yè)建筑6.5億me2(16.9%)。從中國經(jīng)濟發(fā)展形勢來看,該地區(qū)至2000年空調(diào)普及率約為10%,預(yù)測的各種建筑的需熱量和熱泵供熱量見表1。2000年我國房間空調(diào)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(diào)機,空調(diào)用總制冷量約為3500萬kW。
住宅對既能采暖又能空調(diào)的熱泵要求愈來愈迫切。適合家用的熱泵機組有:風(fēng)冷式分體型機組,包括煤氣采暖、電氣空調(diào)機組;風(fēng)冷式熱泵機組;風(fēng)冷式空調(diào)機組(單冷型);風(fēng)冷式整體型機組;水源熱泵機組。預(yù)計這類機組將會有較快的速度增長。據(jù)預(yù)測,九五期間吸收式溴化鋰制冷機預(yù)計將以8%--10%的速度增長,即市場需求量將以每年200--250臺速度增長,至2000年,全國的需求量約為4000臺。
(2)工業(yè)中應(yīng)用熱泵的展望
工業(yè)中應(yīng)用熱泵的潛力很大,據(jù)預(yù)測,至2003年工業(yè)中應(yīng)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。從其中可以看出熱泵的應(yīng)用潛力很大。
從我國當前的基礎(chǔ)和技術(shù)力量出發(fā),仍應(yīng)優(yōu)先開發(fā)電動壓縮式熱泵;民用方面,應(yīng)側(cè)重發(fā)展公共事業(yè)上應(yīng)用的空調(diào)和供熱雙功能熱泵,逐步取代單功能空調(diào)機。工農(nóng)業(yè)方面,應(yīng)強調(diào)因地制宜,注意經(jīng)濟論證和可行性研究,在難度小、節(jié)能顯著和具有多種效益的領(lǐng)域逐步推廣。從長遠出發(fā),應(yīng)大力發(fā)展吸收式熱泵,研究化學(xué)式熱泵;應(yīng)組織力量,增加科研經(jīng)費,進行技術(shù)攻關(guān)。








