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熱泵原理及發(fā)展和在我國供熱經(jīng)濟(jì)性分析
2010-08-27 來源:慧聰暖通制冷網(wǎng) 文字:[    ]
一、熱泵的原理介紹及能量轉(zhuǎn)換分析

  所謂熱泵,就是一種利用人工技術(shù)將低溫?zé)崮苻D(zhuǎn)換為高溫?zé)崮芏_(dá)到供熱效果的機(jī)械裝置。熱泵由低溫?zé)嵩矗ㄈ缰車h(huán)境的自然空氣、地下水、河水、海水、污水等)吸熱能,然后轉(zhuǎn)換為較高溫?zé)嵩瘁尫胖了璧目臻g(或其它區(qū)域)內(nèi)。這種裝置即可用作供熱采暖設(shè)備,又可用作制冷降溫設(shè)備,從而達(dá)到一機(jī)兩用的目的。。

    熱泵機(jī)組的能量轉(zhuǎn)換,是利用其壓縮機(jī)的作用,通過消耗一定的輔助能量(如電能),在壓縮機(jī)和換熱系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)的制冷劑的共同作用下,由環(huán)境熱源(如水、空氣)中吸取較低溫?zé)崮埽缓筠D(zhuǎn)換為較高溫?zé)崮茚尫胖裂h(huán)介質(zhì)(如水、空氣)中成為高溫?zé)嵩摧敵。在此因壓縮機(jī)的運轉(zhuǎn)做工而消耗了電能,壓縮機(jī)的運轉(zhuǎn)使不斷循環(huán)的制冷劑在不同的系統(tǒng)中產(chǎn)生的不同的變化狀態(tài)和不同的效果(即蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱)從而達(dá)到了回收低溫?zé)嵩粗迫「邷責(zé)嵩吹淖饔煤湍康摹?

    二、熱泵的發(fā)展和在我國的應(yīng)用

    歐洲第一臺熱泵機(jī)組是在1938年間制造的。它以河水低溫?zé)嵩,向市政廳供熱,輸出的熱水溫度可達(dá)60oC。在冬季采用熱泵作為采暖需要,在夏季也能用來制冷。1973年能源危機(jī)的推動,使熱泵的發(fā)展形成了一個高潮。目前,歐洲的熱泵理論與技術(shù)均已高度發(fā)達(dá),這種“一舉兩得”并且環(huán)保的設(shè)備在法、德、日、美等發(fā)達(dá)國家業(yè)已廣泛使用。

    80年代來,我國熱泵在各種場合的應(yīng)用研究有了許多發(fā)展。針對我國地?zé)豳Y源較豐富的情況,若把一次直接利用后或經(jīng)過降溫的地下熱水作為熱泵的低位熱源使用,就可增大使用地下水的溫度差,并提高地?zé)岬睦寐,這在京津地區(qū)早已有過應(yīng)用實踐。而這種設(shè)備同時對于我國能源使用效率不高、分配不均勻的現(xiàn)狀也提出了一個有效的解決方法。

    三、熱泵的技術(shù)性分析:

    1.熱泵機(jī)組可以達(dá)到一機(jī)兩用的效果,即冬季利用熱泵采暖,夏季進(jìn)行制冷。既節(jié)約了制冷機(jī)組的費用,有節(jié)省了鍋爐房的占地面積,同時達(dá)到了環(huán)保。

    2.如業(yè)主已有地?zé)峋,則可利用熱泵裝置進(jìn)行梯級轉(zhuǎn)換,能大大便于熱資源的充分有效地利用。

    3.用于生活采暖和生活水加熱等需要的能源消耗,如果依靠直接電熱會造成能源再浪費,是不可取的,采用熱泵供熱和加溫才能更有效的利用電能。

    4.使用熱泵技術(shù)供熱采暖對大氣及環(huán)境無任何污染,而且高效節(jié)能,屬于綠色環(huán)保技術(shù)和裝置,符合目前我國能源、環(huán)保的基本政策,對用戶本身也無形中起到自我宣傳的作用。

    四、熱泵供熱的經(jīng)濟(jì)性分析

    熱泵的經(jīng)濟(jì)性是由多方面來確定的,它與鍋爐房供熱相比,顯然具有以下特點:

    1.運行附加費較小,這是因為:

    (1)熱泵裝置不需要燃料輸送費用和保管費、排渣運輸費等;

    (2)檢修周期較長,因鍋爐設(shè)備與高溫?zé)煔饨佑|,構(gòu)件極易受損;而熱泵系統(tǒng)只有兩個部件運動,磨損少,平時無需任何檢修。

 (3)管理人員與勞動強(qiáng)度均可減少,節(jié)省工資開支。

    2.運行直接費用(電費)一般比燃煤鍋爐大,這是熱泵的主要開支。

    3.熱泵初投資費用常大于鍋爐房設(shè)備(指單純?yōu)槎竟岫O(shè))。相同容量的制熱設(shè)備比鍋爐設(shè)備為貴。此外,初投資與裝置規(guī)模,機(jī)房土建規(guī)模投資亦有關(guān)。

    熱泵的能量利用分析:

    地下水的差溫蓄能量大,屬于低位熱源,通過熱泵的轉(zhuǎn)換即可成為生活和生產(chǎn)過程的有用熱量。而熱泵擁有大于1(1:3.2—5.4以上)的能效,對能量的利用遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他方式的采暖方式。

    五、熱泵與能源價格的關(guān)系

    熱泵供熱比鍋爐供熱是先進(jìn)的,將熱泵與煤、燃?xì)、油等多種方式采暖時,以加熱為10000kcal熱量所需的費用做一個綜合比較,我們可以得出:

    1.用熱泵機(jī)組:設(shè)熱泵的COP(指其制熱量與所消耗的電能的比值,即機(jī)組的性能系數(shù))值為4,則耗電量為2.91kW,若電費平均價格為0.5元/kWh(北京地區(qū)),則電費為:2.91x0.5元=1.75元

    2.用煤:煤大約能夠產(chǎn)生70%的熱量,則所需的燃料為2.13kg。若煤價為0.35元/kg,則費用為:2.13x0.35元=0.75元

    3.用燃?xì)猓喝細(xì)獯蠹s能夠產(chǎn)生75%的熱量,則所需的的燃?xì)饬繛?.81m3。若燃?xì)鈨r格為0.8元/m3,則費用為:3.81x0.8元=3.05元

    4.用燃油:燃油大約能夠產(chǎn)生80%的熱量,所需的油量為1.16kg。若油價為2.4元/kg,則費用為:1.16x2.4元=2.78元

    由此可見,用煤取暖是最便宜的,而用燃?xì)庾钯F。利用熱泵的動力費用與電價由直接的關(guān)系,與其他加熱方式相比還要視其他燃料的價格而定。

    但是:隨著能源政策的進(jìn)一步落實和實施,在實際工程中,雖然熱泵供暖運行費用率略高于燃煤的直接成本費用、整體配套工程初投資稍多些,但具有能量利用率高、環(huán)保等特點,只要完善系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的配套,就具有很好的廣泛推廣應(yīng)用價值。

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