热泵技术的应用

热泵技术在南方地区的应用

    热泵技术就是利用制冷压缩机在热力循环过程中从热源中提取的热量，供日常生活热水和冬季采暖。由于热泵的热效率高达 300%——600% （同热源及供热温度有关），既热泵消耗 1kW 电能，用户可以得到 4kW 以上的热量，所以我们将其称为节能型空调系统。与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将 95%——98% 的电能或 70% ——95% 的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此使用热泵要比电锅炉加热节省 3/4 以上的电能，比燃料锅炉节省 4/5 以上的能量；近十几年来，尤其是近五年来，热泵空调系统在美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展。

    由于长期以来我国的煤和燃油对电的比价相差悬殊（上世纪 80 年代等热值煤电价格比为 1 ： 100 ），同时对环保无严格的要求，热泵技术未能得以广泛应用。随着我国经济的持续发展，制约热泵技术应用的煤和燃油对电比价趋近合理（目前等热值煤电价格比为 1 ： 15 左右）。因此，中国的热泵市场也日趋活跃。特别是 2001 年我国申奥成功，首都北京地区对大气环境标准提出了更高的要求，加大了整治高污染设备的力度，取消燃煤锅炉成为重点工作之一。为了解决冬季采暖问题，一些单位和部门已将燃煤取暖改为集中供热、燃油燃汽锅炉、电锅炉及地源热泵等方式采暖。仅去年一年，北京的地源热泵项目达 100 多个。热泵技术的应用，对节能和环境保护工作做出了有益的尝试。

    从正在运行的热泵采暖工程实例上看，全年热源温度较为稳定，其制冷、制热系数可达 3.5——4.4 ，其运行费用为普通中央空调的 50—— 60% 。热泵采暖系统运行稳定，节能、环保和经济效益显著。可以预计，该项技术将会成为 21 世纪最有效的供热和供冷空调技术。

    过去人们仅将热泵应用的目标放在采暖上，地处祖国南 疆 的广东、广西、海南地区由于无采暖期，因此未能就热泵技术在南方地区的推广应用给予关注。其实就南方地区的气候来看，年供冷时间超 270 天以上，只要选择到合适的项目，采用热泵技术不仅可行，甚至能实现同时供冷供热。综合供热效率更高达 1000% ！

    理论上讲，热泵技术要解决热源、热（冷）量和冷凝温度（适用场合）等三个问题。这是能否采用热泵技术以实现同时供冷供热的关键。

    下面举一例说明。深圳某酒店共有 3 万 m 2 面积， 350 个客房，全年每天需供 50 ℃（进水温度为 15 ℃）的生活热水 120 吨（在 100~150 吨 / 天之间），全年开空调记录为 300 多天。所需热水热量为： 120000 Kg / 天× （ 50 ℃——20 ℃）大卡 / ℃ .Kg × 300 天 =1080000000 大卡

    热 源 ：房间空气热源（或冷却塔的循环冷却水）。

    冷机配置 ：如选用一台 LWP900 制冷热泵压缩机组，当冷冻水温度为 7 ℃ ——12 ℃、供水温度（冷却水温度） 50 ℃时，电机耗电 61 KW ，可提供冷量： 185 KW （由于热泵工况下的制冷效率较常规制冷机组有所下降，此处按保守估计热泵制冷时 COP=3 ）；提供热量： 246 KW 。

    效 率 ：按常规空调计算，扣除 185KW 冷量约需 37KW （常规制冷机组制冷时 COP=5 ）的耗电；获取 246KW 热量的耗电代价为（ 61 KW -37 KW ） =24KW 。即联合供冷供热，使得热泵效率提高到 246 KW /24 KW =1025% 。简单地说，每产生 1KW 的热量电锅炉至少需耗 1 度电，而热泵仅需消耗 1/10.25 度电。

    经济分析 ：制得上述酒店所需 108000 万大卡的热量使用柴油、天燃气、电、热泵一年的运行费用如下：

    从上述比较中可以看出热泵跟电锅炉比较，年节约运行费用 70 万元左右；跟燃油、燃气锅炉比较，年节约运行费用 20 万 ——30 万元；而设备及改造费用仅为 40——50 万元。

    投资回收期 ：与燃油燃气锅炉相比为 1.5 —— 2 年 ; 与电锅炉相比 <1 年。同时热泵不需要燃料存储空间，不需要存储、运输、保管费用。

    从广东深圳气候的状况看，具备使用热泵的良好条件，热泵系统既供生活热水，还提供空调冷气，一举两得，可应用于宾馆、酒店、海滨浴场、学校等建筑，更适合于别墅住宅。此外，机组具有使用寿命长（均在 15 年以上）；结构紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守；维护费用低等特点。采用热泵技术实现同时供冷供热理论可行，技术可靠，从已投入运行的项目看，经济效益显著，达到或超过预期目标。就热泵系统而言向环境排放的热焓不到其它形式的 1/10 ，大大减少了对环境的污染。

    今天全世界范围内比以往更加关注能源、环境与可持续发展的问题。正是由于中国以燃煤为主的能源结构已经造成了极为严重的大气污染，因此，要实现经济的可持续发展，必须尽可能多地利用清洁的可再生能源，加大节能政策导向和宣传的力度。我们欣喜地看到：我国各级政府已经对此予以高度的重视，制定实施了一系列政策，随着人们对节能工作的重视，对热泵技术的了解、认识，广东深圳地区适时地采用热泵技术一定会前景广阔。热泵技术在为企业、家庭居民带来舒适、可靠和高效节能的同时，将成为降低国家能源消耗和环境污染的一个主要力量，是一项社会效益和经济效益同时兼得的节能技术。

    附： 燃值及价格表