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热泵的研究方向

2016-7-13 15:26:56      点击:
   热泵技术的研究需要不断创新,在达到预期的效果的同时,需要在经济和环保节能方面找到平衡点。


  1)高效可靠长寿命低成本的热泵机组关键设备的研究和开发、可靠节能的容量调节和运行控制方式的研究,进一步提高热泵在节能效果方面所具有的潜力和优势。

目前,除继续进行强化传热研究,需要开展的一个重要课题就是针对不同工质和热泵的不同运行参数,深入研究制冷工质在板式换热器内的流动和传热特性机理。随着热泵的应用范围的不断扩大,大中型热泵机组的开发成为热点。


  2) 开展多种热源形式的热泵系统理论与应用研究,当前重点应开展地埋管换热器地源热泵的理论研究。空气源热泵已在空调领域得到了较广泛得应用,空气源热泵其性能受到室外气象条件季节性温度变化规律的制约,制冷量和制热量难以和建筑物的冷热负荷相适应,以及冬季室外换热器结霜等问题,使其应用的领域和范围受到很大程度上的限制。

一般情况下,埋藏于地表一定深度下的地下水温可常年维持在该地区年平均温度左右,从热力循环分析的角度来看,地下水源热泵的循环效率较之于其他地源热泵方式都要高一些。最近几年,地下水源热泵在我国可以说式得到了空前的关注。但是由于地下水的回灌问题是迄今为止尚未得到有效解决的一个技术难题,地下水的过度开采所可能引发的地下水资源浪费、水位下降和地面沉降的环境地质问题,以及地下水回灌过程中所可能引发的二次污染问题,应引起足够的重视。对于我国这样一个水资源短缺的国家,地下水资源的保护更是一个关系到可持续发展的重大问题。


  采用埋地式地源热泵方式,由于地表一定深度以下全年土壤温度稳定且约等于年平均温度,可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度,因而可以取得比空气源热泵更好的节能效果,同时避免了空气源热泵用于低温条件下的效率底下问题,从而可在更大的范围内获得应用。其次,由于不直接抽取地下水,所以可以有效避免对地下水资源的破坏,是一种合理开发利用地热资源的冷热源方式。虽然受地下埋管内流体与土壤之间热交换速率的影响,需要布置较大的热换器面积和较高的投资成本,但地源热泵依然被认可,在目前和将来都是极具前途的节能装置和系统,是国际空调和制冷行业前沿性的热点课题之一。


  3)重视和加快自然工质的理论研究和应用开发。 热泵系统用于建筑空调系统时,一般需要较高的冷凝温度和较大的温度变化,这也是合成制冷剂应用于高温热泵的一个主要困难。

从环境的长期安全来看,应尽量避免使用那些总会排放到生物圈中的非自然工质,重新起用自然工质是一种非常安全的选择,或许也是一种不得不做出的选择。而某些自然工质,用于热泵领域所具有的独特性质,则有可能为中高温热泵技术难题的解决提供一个良好的契机。如二氧化碳跨临界循环,较高的压缩机排温度和气体冷却器中二氧化碳的较大温度滑移,为排气热量的回收创造了有利条件。采用传统工质的热泵只能得到不超过55摄氏度左右的热水,而二氧化碳热泵系统却可以得到90摄氏度甚至更高温度的热水,所以其应用范围将更加宽广。


  4)我国以煤为主的能源结构决定了电力并不是一种清洁能源。开展天然气驱动热泵方式的研究在我国具有重要意义。

作为我国能源结构调整战略的一部分,我国将逐步提高天然气在能源结构中的比重。利用天然气驱动热泵,是天然气一种高效的终端利用方式,也是一种有利于温室气体减去排和环境保护的空调冷热源方式。