自考畢業(yè)論文：熱泵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

自考畢業(yè)論文：熱泵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

 

1、前言

近幾年來(lái)，我國(guó)熱泵發(fā)展很快，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。

（1）據(jù)統(tǒng)計(jì)，1996年我國(guó)空調(diào)設(shè)備（指電動(dòng)冷熱水機(jī)組、吸收式冷熱水機(jī)組、房間空調(diào)器以及單元空調(diào)機(jī)組，但不包括進(jìn)口機(jī)組）的總制冷能力約為2000萬(wàn)kW，其中熱泵型機(jī)組的制冷能力約占60%.在全部熱泵型機(jī)組中，電驅(qū)動(dòng)熱泵容量約為1070kW，占90%；吸收式熱泵容量約為130萬(wàn)kW，占10%.

（2）近幾年來(lái)，我國(guó)的吸收式制冷裝置發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1996年銷(xiāo)售的溴化鋰吸收式制冷機(jī)約3000多臺(tái)，其中直燃機(jī)1115臺(tái)。

（3）熱泵在工業(yè)中的應(yīng)用已見(jiàn)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(guò)程已采用了蒸汽噴射式熱泵、吸收式熱泵和電驅(qū)動(dòng)熱泵。例如，目前大約有400臺(tái)熱泵式木材干燥機(jī)正在運(yùn)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(guó)一次能源年保有總量（不包括生物質(zhì)能和新能源）為14億噸標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)口石油4－6億噸，火電電力裝機(jī)容量2.9－3億kW（平均每年增加裝機(jī)容量1500kW）。據(jù)1997年統(tǒng)計(jì)，我國(guó)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(chēng)總能系統(tǒng)（TES——Total Energy System），燃?xì)鉄岜茫℅EHP）后，通過(guò)熱力學(xué)第一定律的熱效率分析和熱力學(xué)第二定律的效用率分析說(shuō)明：由于利用廢熱，GEHP的綜合利用可達(dá)到80%－85%；若通過(guò)軸動(dòng)力傳動(dòng)熱泵，利用了低位熱能，故綜合熱效率可達(dá)到150%－170%.對(duì)于TES方式，實(shí)現(xiàn)熱電冷三聯(lián)供后，其綜合利用率可達(dá)到65%－80%.《中華人民共和國(guó)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(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的通用技術(shù)，促進(jìn)了熱泵事業(yè)的發(fā)展。

2.2 環(huán)境保護(hù)政策

 

采用熱驅(qū)動(dòng)熱泵，CO2 排放量亦明顯降低。通過(guò)改善熱泵性能，降低工質(zhì)泄漏與使用新工質(zhì)，熱泵將在環(huán)境保護(hù)上發(fā)揮更大的作用。

2.3 建筑節(jié)能法

 

實(shí)施《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》后，提高了建筑隔熱保溫性能，降低了建筑采暖能耗，結(jié)果是大幅度地降低了熱泵采暖方式的年運(yùn)行費(fèi)用，增加了熱泵與集中供熱采暖方式的競(jìng)爭(zhēng)能力。

2.4 城市能源結(jié)構(gòu)的改變

 

大中城市人口集中，能源消耗量大，污染問(wèn)題最突出，因此，必須實(shí)施國(guó)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。

2.5 能源價(jià)格的調(diào)整

3、熱泵技術(shù)發(fā)展的展望

3.1 熱泵技術(shù)的現(xiàn)狀

所有型式的熱泵都有蒸發(fā)和冷凝兩個(gè)溫度水平，節(jié)流采用膨脹閥或毛細(xì)管。只是壓力的增加有不同的形式，主要有機(jī)械壓縮式，熱能壓縮式、噴射蒸汽壓縮式。

目前我國(guó)熱泵發(fā)展有三種趨勢(shì)：

風(fēng)冷熱泵型熱水機(jī)組發(fā)展迅速，1996年比1995年增長(zhǎng)近二倍。

直燃式溴化鋰?yán)錈崴畽C(jī)組發(fā)展較快，占全部溴化鋰吸收式熱水機(jī)組的56%.

房間空調(diào)器比重最大。熱泵型窗式、分體式和10kW冷量以下的單元空調(diào)機(jī)占總冷量的45%.但技術(shù)上存在以下幾方面的問(wèn)題：

風(fēng)冷熱泵型機(jī)組存在體型較大，噪聲較高，除霜技術(shù)尚不完善等問(wèn)題。主要應(yīng)用風(fēng)冷熱泵的地區(qū)是長(zhǎng)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(duì)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。
吸收式溴化鋰制冷機(jī)組效率偏低。

房間空調(diào)器存在噪聲污染、熱污染（大量電機(jī)功率轉(zhuǎn)化的熱量排入住宅）和制冷劑污染，特別是（分體式空調(diào)機(jī)安裝和使用時(shí)的泄漏）。1996年我國(guó)大約安裝300萬(wàn)臺(tái)分體機(jī)和40萬(wàn)臺(tái)單元空調(diào)機(jī)，以每臺(tái)安裝時(shí)的排放量為50g計(jì)算，則泄漏總量達(dá)170t/年。

3.2 熱泵技術(shù)發(fā)展的展望

技術(shù)發(fā)展總趨勢(shì)是發(fā)展高效率的供熱、供冷熱泵和超級(jí)熱泵系統(tǒng)。

3.2.1 機(jī)械壓縮式熱泵的發(fā)展

（1） 制冷劑側(cè)的熱泵控制。

（2） 壓縮機(jī)能量控制。

（3） 壓縮機(jī)設(shè)計(jì) .

（4） 新工質(zhì)技術(shù)。

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?zé)岜?br />
4、熱泵市場(chǎng)發(fā)展的展望

4.1 熱泵市場(chǎng)發(fā)展的有利因素

4.1.1 我國(guó)的能源政策和環(huán)境保護(hù)政策是促進(jìn)熱泵技術(shù)迅速發(fā)展的主要因素。

4.1.2 自從我國(guó)政府1978年出臺(tái)改革開(kāi)放、節(jié)能政策以來(lái)，長(zhǎng)江流域經(jīng)濟(jì)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(diǎn)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(shí)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(guó)外產(chǎn)品的大量進(jìn)口，熱泵空調(diào)系統(tǒng)在中國(guó)的應(yīng)用迅速增長(zhǎng)，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地區(qū)，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(jī)組來(lái)采暖，冬季供應(yīng)熱水，夏季供應(yīng)冷水的電動(dòng)風(fēng)冷機(jī)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。

4.1.3 我國(guó)建筑市場(chǎng)巨大，1995－2000年，預(yù)計(jì)每年全國(guó)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(wàn)㎡，北京約1000萬(wàn)㎡，天津約600萬(wàn)㎡，大連約260萬(wàn)㎡.2000－2010年，每年新建住宅建筑面積約3.4億㎡.

4.1.4 我國(guó)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(mén)對(duì)熱泵的應(yīng)用進(jìn)行了開(kāi)發(fā)研究，如木材采用了電驅(qū)動(dòng)高效熱泵干燥機(jī)實(shí)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(guò)程中的余熱用于生產(chǎn)和生活，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，為今后熱泵市場(chǎng)的開(kāi)拓創(chuàng)造了條件。

4.2 熱泵市場(chǎng)發(fā)展的展望

4.2.1 建筑業(yè)應(yīng)用熱泵的展望

熱泵適用區(qū)域?yàn)檫^(guò)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(cè)，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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，該地區(qū)至2000年空調(diào)普及率約為10%?！　　　?jù)預(yù)測(cè)，2000年我國(guó)房間空調(diào)器需求量約為1000萬(wàn)臺(tái)，其中包括制冷量在10kW以下的單元空調(diào)機(jī)，空調(diào)用總制冷量約為3500萬(wàn)kW.

據(jù)預(yù)測(cè)，九五期間吸收式溴化鋰制冷機(jī)預(yù)計(jì)將以8%－10%的速度增長(zhǎng)，即市場(chǎng)需求量將以每年200－250萬(wàn)臺(tái)速度增長(zhǎng)，至2000年，全國(guó)的需求量約為4000臺(tái)。

4.2.2 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(cè)，至2000年工業(yè)中應(yīng)用熱泵的數(shù)量為：化工行業(yè)約300臺(tái)；食品行業(yè)約150臺(tái)；紙漿造紙約130臺(tái)；農(nóng)業(yè)約5－10臺(tái)；冶金行業(yè)約150臺(tái)；木材干燥約400臺(tái)及制藥行業(yè)約100臺(tái)。