热泵技术的应用现状和发展前景

作为由电力驱动的可再生能源设备，热泵在环境介质中获取低级能源和废热，并提供可利用的高级热能. 热泵消耗的每一个热能都能获得3倍或更多的热量，大大提高了能源利用效率，是一种高效节能的清洁能源产品. 此外，利用热泵技术进行热量回收，并利用不同的技术来充分利用废热资源，可以有效地为该国节省大量能源. 热泵不仅可以兼顾夏季降温，冬季取暖和热水生产，而且还可以在国民经济的许多领域发挥作用，例如工农业生产，国防建设，具有很大的应用潜力.

近年来，严重的烟雾影响了人们的正常生活. 特别是自2016年秋冬季以来，烟雾已经成为一个全国性的污染问题，影响范围大，污染重，持续时间长. 它已经成为人们以及和肺部的问题. 特别是在华北，东北，黄淮等北京，天津和河北等地区，PM2.5浓度多次超过500微克/立方米，雾霾面积已超过100万平方公里. 如何解决雾霾问题，为人民创造和谐健康的生态环境，为子孙后代归还绿水青山，已成为各级政府和社会迫切需要解决的重大任务和艰巨目标. 接口.

中国第十九次全国代表大会的报告强调，必须着力解决突出的环境问题，坚持全民治则，从源头上预防和控制，继续实施大气污染防治. 控制行动，赢得蓝天防御战. 2016年12月，中央财经领导小组在第14次会议上强调，即研究报告； “十三五”规划，重大工程项目的进展以及解决人民普遍关注的重大问题，促进北部地区清洁温暖的冬季等. 这六个问题都是影响人们生活的重大事件是广大人民的民生工程和群众工程. 在北部地区促进冬天的清洁采暖与北部地区的大多数人是否可以使冬天变暖以及是否可以减少雾霾有关. 这是能源生产和消费革命以及农村生活方式革命的重要内容. 按照以企业为导向，政府主导，居民负担得起的原则，天然气应为燃气，电力应为电，并应尽可能使用清洁能源，以加快清洁取暖比例的提高. . 在促进北部地区冬季清洁取暖和赢得蓝天防御之战的过程中，作为一种节能环保的解决方案，热泵必须能够发挥应有的积极作用，并为国家环境保护做出更多贡献和民生保护.

1. 促进热泵应用的政策和行动

1.1国家一级的政策法规

近年来，该国高度重视预防和控制环境污染. 2013年，国务院发布了《大气污染防治行动计划》. 随后，国家发展和改革委员会，环境保护部，能源局，财政部和住房和建设部联合发布了一些与促进热泵应用有关的政策和措施. 这些政策措施主要包括以下几个方面:

1）积极发展绿色建筑. 政府投资的公共建筑和经济适用房应首先执行绿色建筑标准，新建筑必须严格执行强制性节能标准.

2）大力促进清洁能源的利用，在北部地区严格禁止散煤的使用，促进煤炭在电力和煤气中的应用.

3）促进工业余热的综合利用，鼓励发展；热电冷却联合供应，继续进行工业余热供热，大力发展热泵，储热和低温余热利用技术，进一步提高余热利用效率和范围.

4）在北部的住宅供热领域，燃气管道网络覆盖范围之外的学校，购物中心，办公楼和农村地区正在积极促进各种类型的电采暖. 根据气温，水源，土壤等的特点，结合电网容量，促进空气源，水源和地源热泵供热的利用，以利用高质量的电根据当地情况选择能源，充分利用低温热源的热量，提高电能加热的效率.

5）促进长江中下游地区的热泵供热.

6）促进热泵干燥技术的应用，例如在茶叶热泵技术，烤烟，槟榔，木材等领域的生产.

7）要求所有地方政府根据实际情况有效使用特殊的空气污染控制资金和其他资金渠道，并通过激励和补贴支持合格的研发项目和替代能源技术的研发.

1.2地方政府的政策法规

在国家一级促进热泵应用的政策的影响下，各个地方政府还发布了许多支持政策和激励措施，以大力支持和补贴热能等清洁能源利用方法的使用. 泵.

1.3与热泵有关的标准

热泵行业的健康发展离不开标准的支持. 目前，中国已经建立了较为完整的产品标准体系，包括方法和安全标准热泵技术，主机产品和标准，能效标准，设计安装和使用标准.

十年前，业界专门制定了使用热泵制造热水产品的标准，包括GB / T 23137-2008“家用和类似用途的热泵热水器”和GB / T 21362-2008“商业或工业用”用途与热泵热水器类似. 在现有制冷和空调行业的某些产品标准中，许多标准还包括对热泵的要求和规定. 例如，房间空调，单元空调和冷水机的产品标准都涉及热泵产品的相关内容和规定. 同时，行业还针对环境温度低和其他条件的热泵产品制定了许多特殊标准，例如GB / T 25127.1-2010“环境温度低的空气源热泵机组第1部分: 工业或商业相似用途的热泵机组“，GB / T 25127.2-2010”低温环境空气源热泵机组“第2部分: 家用和类似用途的热泵机组”，GB / T 25857-2010“低温环境空气源多机组热泵单元”等.

为了配合热泵相关产品的国家标准的实施和配套实施，行业和社会组织还制定了一些特殊标准，这些标准在实际工作中发挥了重要作用. 例如，中国制冷空调工业协会于2009年制定并发布了相关的协会标准CRAA 311“热泵热水系统设计，安装和使用规范”.

1.4促进热泵应用的行动

在国家和各省市颁布的促进热泵应用的政策措施的启发下，热泵的应用和推广取得了良好的效果. 根据环境保护部，国家发改委等16个部门于2017年8月21日发布的《京津冀及周边地区2017-2018秋冬季大气污染综合行动计划》替代煤炭并用天然气替代煤炭. 在2017年10月底之前，有2 + 26个城市完成了超过300万个家庭用电力和天然气替代煤炭的工作. 北京，天津，廊坊和保定将于2017年10月完成；无煤区建设将完成，散煤将被彻底清理.

根据相关统计，2016年，北京有超过15万农民完成了空气源热泵的供暖改造，2017年约有30万农民完成了空气源热泵的供暖改造. 在天津，约有30,000煤-空气源热泵于2016年完成，2017年完成了约100,000台煤-空气源热泵. 在河北省，煤-空气源热泵于2016年逐步启动. 2017年，煤制空气源热泵大约有45,000户.

除京津冀地区外，全国其他省市也启动了清洁能源替代行动. 例如，河南省在《河南省电力替代工作实施方案》中提出，到2020年，累计促进热泵的应用1亿平方米. 山东省在《关于加快推进电力替代工作的实施意见》中还提到，从2016年到2020年，山东省将力争增加热泵5000万平方米以上.

2. 热泵市场的发展状况

当前市场上的热泵产品主要包括空气源热泵，水源热泵，热泵热水器，吸收式热泵等. 根据中国制冷空调工业协会的统计，2016年，中国工商业热泵产品产值超过530亿元. 在家用空调市场中，大多数产品也是热泵，约占总产量的70％.

2.1空气源热泵机组

空气源热泵是一种热泵空调设备，可吸收空气中的热量进行加热. 它具有广泛的应用范围和灵活的安装和使用方式. 随着低温空气源热泵机组的应用逐渐成熟，空气源热泵的应用范围和领域将在未来继续扩大. 空气源热泵机组主要包括: 空气源机组空调，空气源多机组空调机组，空气源屋顶式空调机组，空气源风道供气机组，风冷式制冷机机组等产品. 图1是近年来中国空气源热泵机组的销售额.

2.2热泵热水器

热泵热水器将低级热源的热量传递给需要加热的水，以实现制造热水的设备. 近年来，热泵热水器发展迅速. 在协会和其他有关机构的积极推动和建议下，2012年6月，该国将高效节能的空气源热泵热水器列入该国. 节能产品的惠民项目补贴范围促进了推广应用. 2013年10月，《热泵热水器能效极限值和能效等级》的首次实施带动了能效的提升和产品技术的进步. 未来，在国家政策的指导下，热泵热水器的市场规模将进一步扩大，在家用和商用领域的越来越多的用户将采用这种节能高效的热水设备.

2.3水源热泵机组

与空气源热泵单元相比，水源热泵单元是使用水/土壤作为热泵加热的热源的空调设备. 热源可以是地表水，例如河流和湖泊，地下水和土壤. 地下水和土壤源热泵在这些产品中占很大份额. 在一些特殊政策的指导下，地下水和地源热泵在过去的十年中经历了一个相对较快的发展时期，但是由于给地下水源热泵的水源补给困难，可能会对地下水造成污染. 地下水体. 近年来，一些省市已经颁布了限制使用地下水型水源热泵的政策，这导致地下水型水源热泵的使用逐渐减少. 此外，土壤源热泵的热平衡处理以及可能影响生态平衡的地质环境变化，再加上对中国建筑物高密度环境应用的限制，也导致了土壤源热泵应用缺乏动能. 图3是2011年至2016年中国水源热泵机组的销售产值.

2.4吸收式热泵机组

吸收式制冷机在中国的市场应用始于1980年代和1990年代. 当时，严重的电力供应缺口和高昂的电容量扩展成本被用于空调领域的吸收式制冷机的推广. 起到了很大的推动作用. 进入新世纪以来，随着国家供电短缺问题的解决，吸收式制冷机在空调领域的应用逐渐减少，而吸收式热泵机组在工业领域的市场份额却呈上升趋势，主要是由于吸收式热泵机组在工业热回收领域的适用性和良好的节能效果带来了新的市场扩展. 其中，发电行业是近年来吸收式热泵回收余热的主要应用领域. 这与以下事实有关: 中国的绝大多数电源仍由燃煤发电主导. 但是，与蒸气压缩机循环热泵机组相比，吸收式热泵设备较大，燃气和燃油热泵的运行成本较高，燃油对废气的环境污染仍然比较严重. 随着近年来国家供电形势的改善和可再生能源的使用不断增加，新建燃煤电厂的比重逐渐下降，现有火电厂的技术改造也逐渐完成后，吸收式热泵在该余热回收领域的总市场应用规模正在逐渐缩小. 情况. 关于工业节能和余热余热回收利用的重大课题和蛋糕，当前与工业相关的企业正在不同工业领域进行积极研究和探索，吸收热泵技术在其他领域的应用，并开发新的热泵. 技术应用市场. 相信在将来，吸收式热泵机组在更特定的领域仍将具有相当大的市场空间. 在促进节能减排的同时，还将迎来新的增长机会. 图4是2011年至2016年中国吸收式热泵机组的销售产值.

3. 热泵关键技术及需要解决的问题

3.1空气源热泵

对于空气源热泵，人们更关注的关键技术包括热交换器的除霜，在低环境温度下的性能改善以及可靠性的提高.

1）改善低温性能

许多国内学者对环境温度低的空气源热泵的散热和降低能效问题进行了许多研究. 目前，低温性能的提高和可靠性的提高主要包括以下技术:

a. 变频技术: 变频技术的原理是提高压缩机速度，增加制冷剂循环量，以提高制热能力. 同时，缺点是无法解决压缩效率降低和排气温度高的问题.

b. 两级压缩技术: 两级压缩技术的原理是通过二次抽吸增加有效的制冷剂循环和加热能力，并在极低的环境温度下显着提高热泵的效率. 缺点是成本增加，运行条件​​变化和低压加热效率高.

c. 两级耦合技术: 两级耦合技术的原理是将两套单级热泵系统与水循环管耦合，以形成适用于寒冷地区的两级热泵加热系统. 解决了空气源热泵在北方严寒地区供热时压力比高，运行效率低的问题. 该技术的优点是在低温环境下，可以降低一级供水的温度，以降低排气温度. 它可以有效解决排气温度过高和低温条件下性能严重下降的问题. 操作调整稳定，控制方便. 与普通的单级热泵系统相比，双级联结系统具有单级热泵系统和用于联结的水循环管道，从而大大增加了成本.

d. 涡旋压缩机空气补充技术: 该技术的原理是通过中间空气补充增加有效的制冷剂循环，减少压缩损失，并同时提高容量和效率. 近年来，该技术已广泛用于北方地区的煤电转换. 缺点是在极低温条件下的性能改善不如两阶段压缩.

e. 三缸两级变容积比压缩机: 该压缩机是第一台在单个压缩机上实现变容积比两级压缩的压缩机，可根据工况调整容积比，使压缩机处于各种工况下. 效率最大化. 配备该压缩机的空气源热泵可在-35℃〜54℃的宽温度范围内实现稳定运行. 当室外环境温度低至-25℃时，热泵产生的热量不会衰减. 这种压缩机的开发很困难，而且制造成本也增加了.

2）除霜和无霜技术

空气源热泵的运行受环境影响很大，在低温环境下结霜问题很明显. 目前，除霜的方法很多. 常用的除霜方法包括电加热除霜，逆循环除霜和储热除霜.

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-172310-1.html