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熱泵節(jié)能技術(shù)在供熱工程中的應(yīng)用
熱泵節(jié)能技術(shù)在供熱工程中的應(yīng)用
摘要：進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，由于前期的大量資源開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致了自然生態(tài)的破壞，所以人們開(kāi)始越發(fā)關(guān)注能源節(jié)能技術(shù)，而建筑供熱恰恰就是城市中能源消耗較大的一個(gè)部分，并且這一部分由于其自身的耗損較大，所以采用節(jié)能技術(shù)有著極大的必要性。
在建筑供熱中如果使用熱泵節(jié)能技術(shù)，便能夠切實(shí)有效的提升能源的使用效率，并且極大的減少CO2以及一些其他有害氣體的排放。
本篇文章主要針對(duì)熱泵節(jié)能技術(shù)在供熱工程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析，以期為其他區(qū)域進(jìn)行供熱建設(shè)過(guò)程中提供參考。
關(guān)鍵詞：熱泵;供熱;節(jié)能
0 前言
在當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的情況下，人們的生活水平在持續(xù)不斷的提高的過(guò)程中，對(duì)建筑住宅內(nèi)部進(jìn)行供熱、空調(diào)安裝已經(jīng)成為了現(xiàn)代建筑的普遍需求。
熱泵技術(shù)主要使用制冷循環(huán)的方式來(lái)使得熱量能夠從溫度較低的環(huán)節(jié)流向溫度較高的部分。
熱泵系統(tǒng)在進(jìn)行供熱的過(guò)程中，是直接將建筑內(nèi)部的低溫轉(zhuǎn)移出去，并且連同其建筑內(nèi)部所消耗的高品位能源一起，從而達(dá)到對(duì)建筑進(jìn)行供熱的目的;而在對(duì)建筑進(jìn)行制冷的過(guò)程中，直接提出建筑內(nèi)部的熱量，將其釋放到外部環(huán)境中。
利用熱泵技術(shù)能夠較為良好的達(dá)到降低溫室氣體排放的目的，并且節(jié)省大量能源。
下文主要對(duì)熱泵節(jié)能技術(shù)在供熱工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。
1 熱泵的工作原理
1.1 壓縮式熱泵
壓縮式熱泵系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，其主要的運(yùn)行原理就是在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，將壓力從P1達(dá)到P2，而其中的溫度在這期間也逐漸的升高，其溫度從T1達(dá)到P2壓力之下的T2溫度，之后溫度就逐漸轉(zhuǎn)到冷凝器之中，從而達(dá)到把熱量Q1釋放到水中的目的，促使水溫在這一過(guò)程中逐漸的升高，并且其中的工質(zhì)溫度也會(huì)在這一過(guò)程中逐漸的下降到T3，經(jīng)過(guò)降溫之后的工質(zhì)在經(jīng)過(guò)節(jié)流閥的過(guò)程中，內(nèi)部壓力降低到P4，并工質(zhì)的溫度也降低到P4環(huán)境中的T4，最后經(jīng)過(guò)低溫低壓處理之后的工作質(zhì)在這一過(guò)程中便在壓縮機(jī)中進(jìn)入到了一個(gè)循環(huán)模式。
在經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)處理之后，冷卻中所出來(lái)的熱水就可以使用到取暖以及日常生活用水中。
在壓縮式的熱泵中主要有以下幾個(gè)設(shè)備組成：壓縮機(jī)、換熱器(包括冷凝聚器和蒸發(fā)器)、節(jié)流閥。
1.2 吸收式熱泵
吸收式熱泵是利用溶液的特性來(lái)完成工作循環(huán)和實(shí)現(xiàn)供熱，它以消耗熱能為動(dòng)力，工作介質(zhì)是一種二元溶液，這2種溶液互相溶解，而沸點(diǎn)不同，其中沸點(diǎn)較低受熱后容易蒸發(fā)的物質(zhì)叫溶質(zhì)(或稱工質(zhì))，而沸點(diǎn)較高的溶劑(吸收劑)。
它之所以能制熱是利用溶質(zhì)在溶液中，其溶解度隨溫度而變化的特點(diǎn)，即在一定壓力下，溫度越高，溶解度越小，從而產(chǎn)生所需的高壓蒸汽;反之，溫度越低溶解度越大，易于被吸收劑吸收溶解。
整個(gè)裝置除有一個(gè)耗電量很小的溶液泵外，主要由幾個(gè)容器組成：發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器、吸收器和節(jié)流閥。
溶液在發(fā)生器中被加熱，消耗熱能Q1(溫度較高的熱能，作為驅(qū)動(dòng)力) ，使部分工質(zhì)汽化，使溶液變?yōu)橄∪芤海∪芤河?到3通過(guò)節(jié)流閥降壓后進(jìn)人吸收器，在吸收器中吸收來(lái)自蒸發(fā)器的汽態(tài)工質(zhì)而變成濃溶液，在吸收過(guò)程中同時(shí)放出熱量Q2，溶液被泵打回發(fā)生器，從而完成溶液的循環(huán)。
發(fā)生器中受熱汽化的工質(zhì)進(jìn)入冷凝器被冷凝成液態(tài)，同時(shí)放出熱量Q3(升溫后供熱)。
液態(tài)工質(zhì)經(jīng)節(jié)流閥降溫、降壓后進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中吸收低溫?zé)崃縌4，汽化后進(jìn)入吸收器，被從發(fā)生器來(lái)的稀溶液吸收變?yōu)闈馊芤海绱朔磸?fù)循環(huán)。
吸收式熱泵的優(yōu)點(diǎn)是可以利用溫度不高的熱源作為動(dòng)力;除功率不大的溶液泵外沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，耗電量低，無(wú)噪聲。
缺點(diǎn)是熱效率低， 一般適合于規(guī)模大的供熱系統(tǒng)。
此外熱泵還有：化學(xué)式熱泵，利用化學(xué)反應(yīng)吸收、吸附、濃度差等現(xiàn)象或化學(xué)反應(yīng)原理制成熱泵;噴射式熱泵，以蒸汽噴射泵代替壓縮機(jī);熱電式熱泵(半導(dǎo)體熱泵) 利用電流通過(guò)2種不同導(dǎo)體組成的回路時(shí)，會(huì)在兩端產(chǎn)生溫度差的現(xiàn)象。
2 熱泵在供熱工程中的應(yīng)用
近年來(lái)，熱泵供暖有著極為廣泛的途徑，并且在社會(huì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，該技術(shù)也必然會(huì)取代其他傳統(tǒng)供熱技術(shù)，并且在技術(shù)在一些較為寒冷的歐洲國(guó)家已經(jīng)得到了全國(guó)性的應(yīng)用，被政府和電力部門所重視;而我國(guó)的供暖系統(tǒng)中，絕大部分消耗的能源都是石油、煤炭、天然氣，并且這其中有90%都是直接作為燃料來(lái)消耗掉。
利用這樣的方式來(lái)進(jìn)行能源提供，不僅會(huì)消耗大量的自然資源，其能源供應(yīng)的效率也并不高。
再加上我國(guó)能源并不富裕，急需將余熱資源大力開(kāi)發(fā)出來(lái)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)各行業(yè)余熱資源約占其燃料消耗總量的17%～67%，可回收利用的余熱資源約為余熱資源總數(shù)的60%，這些余熱資源可作為熱泵的低溫?zé)嵩矗ㄟ^(guò)熱泵回收和利用，用于供熱工程。
2.1低溫?zé)崴椛涔┡到y(tǒng)
低溫輻射供暖系統(tǒng)的供水溫度較低，一般為40℃～60℃，由熱泵作為低溫輻射供暖熱源時(shí)，供水溫度為40℃～45℃，目前以頂棚、地板或墻埋管作為輻射板的低溫輻射供暖系統(tǒng)均可采用熱泵作熱源。
又由于目前最常見(jiàn)的、最有效的熱泵供暖方式為地板輻射供暖方式，所以熱泵所提供供水溫度完全可以滿足當(dāng)前地板輻射供暖方式。
2.2 傳統(tǒng)的熱水供暖系統(tǒng)
目前，我國(guó)熱水供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)上均采用供回水溫度為95℃/70℃的熱水采暖，而實(shí)際北方采暖地區(qū)采暖系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)普遍采用的是大流量、小溫差的方式，住宅供回水溫度都在60℃/45℃。
室內(nèi)散熱設(shè)備主要為鑄鐵散熱器、鋼制散熱器、銅鋁復(fù)合散熱器和柱鋁散熱器等。
如果房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫措施良好，改善門窗的絕熱性能，減少冷風(fēng)滲透，在采用上述各種散熱器的條件下，可利用供水溫度為60℃～50℃的熱泵采暖系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)供熱。
2.3風(fēng)機(jī)盤管供暖系統(tǒng)
在我國(guó)高層建筑、賓館、大型商場(chǎng)等建筑中幾乎全部采用風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)，而在一些現(xiàn)代化高級(jí)賓館引進(jìn)國(guó)外熱泵裝置，這將促進(jìn)國(guó)內(nèi)熱泵供暖系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，國(guó)內(nèi)早已采用以熱泵為熱源的風(fēng)機(jī)盤管供暖系統(tǒng)，經(jīng)驗(yàn)證明，這樣的供暖系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，節(jié)能和環(huán)保效果顯著。
2.4大型熱泵站
用于建筑物區(qū)域供熱的大型熱泵裝置組成的集中熱力站即熱泵站，熱泵站早于20 世紀(jì)70 年代末使用在瑞典、前蘇聯(lián)等國(guó)家的區(qū)域供熱中，當(dāng)時(shí)主要采用的是壓縮式熱泵裝置，而后在一些發(fā)達(dá)國(guó)家的熱泵站中采用了吸收式熱泵裝置、燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)的熱泵裝置，效率有明顯提高。
3 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在人們自身的節(jié)能意識(shí)不斷提升的情況下，人們已經(jīng)越發(fā)的重視對(duì)熱泵技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，這促使熱泵技術(shù)有著更為廣泛發(fā)展前景。
由于我國(guó)的低溫余熱資源較為豐富，而各個(gè)行業(yè)的余熱資源大約占到了總體燃料燃燒量的20%-70%左右，而這其中能夠進(jìn)行回收利用的余熱達(dá)到了60%，同時(shí)在地?zé)崤潘羞�能夠供應(yīng)大量的低溫源，以及自然的低溫源，這些能源供應(yīng)的基礎(chǔ)都為熱泵技術(shù)的快速發(fā)展提供了極大的幫助。
此外，在有需要的情況下，還可以將傳統(tǒng)的供熱方式和熱泵供熱技術(shù)向結(jié)合，同樣能夠達(dá)到節(jié)能的目的，并且還節(jié)省了大量的改造費(fèi)用。
參考文獻(xiàn)
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