浅谈热泵节能技术在换热网络中的实践应用

摘要：环保和节能成为全球发展的主题，可再生能源的开发与利用受到了广泛的重视。热系统被称作新世纪最有效的冷暖中央空调技术，逐步走进人们的视野。本文就主要对热泵节能技术在换热网络中的实践应用相关问题进行了简要分析。

关键词：热泵技术；节能；热换网络

中图分类号：TE08文献标识码： A

一、热泵技术的特点和优越性

1、特点

热泵技术特点主要有二，一是节能减排，二是环保持久。节能减排主要体现在热源转换上，热泵技术从头到尾都没有对石油、燃气等能源有一丝的浪费，比起其他采暖技术，能源节能是该技术具有的显著特点。另外，由于该技术在应用时只需借助地表浅层土壤，利用地表浅层热源来升高建筑室内温度，这一过程中既不会损耗一滴能源，也不会产生有害气体，更不会造成室内环境污染，损害住户的身体健康。特点二中的环保持久特性主要体现为：热泵系统运行不会燃烧、利用任何物质资源，也不会在运行过程中产生有害气体，这基本上实现了建筑节能，但需要强调的是，热泵技术所具有的该种环保、节能特性并不是周期性，而是持续、长久的。不管是在冬天还是在夏天，该技术都能在建筑工程中得到良好的应用，夏季降低建筑物温度，保持室内凉爽，冬天则将地表浅层热源传递上建筑物中，适时提高建筑室内温度，实现建筑采暖。

2、应用优势

与其他采暖方式相比，热泵技术具有其独特的优越性，包括环保无污染、经济合理、可再生能源利用等等。

环保无污染是指热泵系统运行不燃烧燃料，不会放出有害气体，所以环保，无害于环境。比起传统的锅炉、火炕等采暖技术，地埋管热泵技术在使用中泄露制冷剂的几率要小很多，对环境污染的几率也是如此。

经济合理是指该技术的使用不去耗费燃料，所以省去了燃料购置成本，加之热泵系统运行对能源的需求极少，获得的运行效率却极高，所以相对来说，建筑暖通工程采用该技术进行暖通施工所获得的经济效益也更高。

可再生能源利用表示热泵系统在运行中所使用的能源均是可再生能源，比如太阳能和地能，这两种能源都属于可再生能源，即使用量较多，也丝毫不会影响环境质量，更不会破坏生态平衡。这一优势是其他采暖技术所不具备的，也是最独特的。

二、热泵机组原理及特点

1、机组的组成。

WCFXHP系列是采用立式全封闭螺杆压缩机的水(地)源热泵机组，其主要部件有:立式全封闭螺杆压缩机，满液式蒸发器，壳管冷凝器，板式换热器，供液球阀+马达，热力膨胀阀，液位传感器。

2、主要器件及系统的工作原理。

（1）压缩机。压缩机由安装固定机壳内的一对立式阴螺杆转子组成，机壳上有吸气口和排气口，一对转子做纯旋转运动，压缩机运动平稳，吸气和排气过程同时进行，排气气流均匀持续无脉动。压缩机机壳内安装有特种高温型电机，电机靠压缩机排出的制冷剂冷却，最终将热量通过冷却水带走。

（2）制冷剂系统。压缩机通过排气截止阀把高温、高压的气体排到冷凝器，在冷凝器中，制冷剂气体在管外凝结，把热传递给管内的冷却水。液态的制冷剂把其积聚到冷凝器的底部，然后排出，排出的液体一部分经过截止阀，电磁阀和热力膨胀阀进入板式换热器换热，用来冷却另一部分直接进入板式换热器的液体，吸热蒸发的制冷剂气体回到压缩机补气口，主供液管路液体被冷却后经过供液球阀节流后进入蒸发器。蒸发器液位由液位传感器测量，并由调制马达通过控制球阀开度来调节。液态制冷剂在蒸发器中沸腾，冷却在蒸发器管束中流过的水。被蒸发的制冷剂气体流向吸气管，通过吸气截止阀，吸气止回阀门吸气过滤器进入压缩机。在压缩机内，气体被压缩，并开始重新循环。

（3）油路系统。油回收系统分高压油回收系统和低压油回收系统。高压油回收系统包括油分和回油管路，外置油分将大部分压缩机排气夹带的油分离出来，从油分底部的回油管路回到压缩机吸气管，被压缩机抽回。低压系统包括引射泵和回油管路，油分没有分离出来的少量油被带入蒸发器，通过蒸发器上的回油口，经引射器的动力将富油制冷剂从蒸发器回油孔引出，再经过回油阀、干燥过滤器、止回阀、视液镜送到吸气管路上，从而进入压缩机。

（4）液体喷射循环系统。从冷凝器出液板换前分出一路经角阀、电磁阀、干燥过滤器、视液镜单向阀和角阀进入压缩机液体喷射口，经过节流膨胀，产生低温的制冷剂气体与压缩机转子中的制冷剂混合，从而降低排气温度，保证压缩机在恶劣的工作情况下正常运行。

（5）机组容量控制系统。每台压缩机都有一个液压容量控制系统，它控制滑阀位置，从而调节压缩机负荷大小，它由一个常闭加载电磁阀(A)、一个常开卸载电磁阀(B)和一个内部压力调节阀组成。压缩机正常运行时，阀A及B通电(A开、B闭)高压油直接控制导引滑阀。作用在滑阀活塞表面的压力产生的推力足以克服反向的弹簧力，推动滑阀向加载方向移动，当给压缩机“保持”命令时，阀A断电(闭合)，滑阀的运动停止。在保持状态下，调节滑阀的内在压力允许油从滑阀室泄出。若滑阀B断电(打开)，作用在滑阀上的高压油会排到吸气口，滑阀室的压力降低。此时，滑阀弹簧就会恢复到最小容量位置。滑阀运动全过程的合适时间大约为(40±10)s。

三、地源热泵在建筑节能中的发展

中国经济高速增长，社会购买力大大增强，随着科技的发展，地源热泵的技术将更加成熟和完善，地源热泵的高初投资对其应用的影响将越来越小，地源热泵必将拥有更加广阔的发展前景。地源热泵系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。节能、环保、可持续发展已经成为世界发展的三大主题。地源热泵在中国的研究与应用还处于起步阶段，热泵工质的研制和开发还需要进一步深入进行，各地区的地下热源状况、土壤热物性资料还需要进一步搜集和整理，地源热泵的系统性能优化和经济性分析也尚待深化。地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，但地源热泵系统被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。根据国外的经验，由于地源热泵运行费用低，可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑。不同地区，不同地质条件，不同能源结构及价格等都将直接影响到其经济性。地源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉-制冷机系统大大减少，增加的初投资可在3～7年内收回，保证了系统的高效性和经济性。

四、技术经济性举例分析

据报道，截至3月6日，大连已达到供暖和制冷面积68万平方米，每年减少原煤消耗20400吨，减少二氧化硫排放326吨，减少烟尘排放612吨，这是国网大连供电公司着力推广节能减排，“以电代煤”，还城市碧海蓝天取得的显著成效。

大连长海县獐子岛是全国第一家利用海水热泵技术进行海岛供暖的地域。早在2008年就投巨资建设海水热泵供暖（冷）系统，用于居民和学校、政府供暖，从而逐渐拆掉岛上的燃煤锅炉。目前，岛上6000户居民中，已有1300户、20万平方米采用海水热泵供暖。大连供电公司还利用国家扶持节能减排企业的政策，为热泵安装企业申请优惠电价，仅去年一个采暖期就为该企业节省电费支出150万元。

沈阳某住宅小区建筑面积13.9万平米，设计热负荷7516kw，设计采用水源热泵机组作为热源，通过两年的运行，小区冬季供暖室内温度达22度，全年运行费用约17元每平米，受到用户好评，cop达4.38，跟燃煤锅炉相比，可节约标准煤3986吨，减排1.03万吨，卫生热水系统每天提供230方50度热水，与电加热热水系统相比，每年节电146.6万度，节省运行费用87万元。

作为当前重要的可再生能源，地源热泵技术目前在全国已经得到了较为广泛而成功的应用，已经成为空调系统的一大热点，其应用地区，从北京、天津、山东、河南、河北迅速扩大到湖北、湖南、内蒙古和东北等省区。

结束语

总之，环保和节能成为全球发展的主题，可再生能源的开发与利用受到了广泛的重视。地源热系统被称作新世纪最有效的冷暖中央空调技术，逐步走进人们的视野，这项技术夏天不用冷却塔，冬天不用锅炉房，不燃煤、不燃油、不燃气，夏季能供冷，冬季能供热，所以在未来的发展中必将得到广泛的应用。

参考文献

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