熱泵的原理及技術經(jīng)濟性分析

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　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將低溫熱能轉(zhuǎn)換為高溫熱能而達到供熱效果的機械裝置。熱泵由低溫熱源（如周圍環(huán)境的自然空氣、地下水、河水、海水、污水等）吸熱能，然后轉(zhuǎn)換為較高溫熱源釋放至所需的空間（或其它區(qū)域）內(nèi)。這種裝置即可用作供熱采暖設備，又可用作制冷降溫設備，從而達到一機兩用的目的。

　　熱泵機組的能量轉(zhuǎn)換，是利用其壓縮機的作用，通過消耗一定的輔助能量（如電能），在壓縮機和換熱系統(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）中吸取較低溫熱能，然后轉(zhuǎn)換為較高溫熱能釋放至循環(huán)介質(zhì)（如水、空氣）中成為高溫熱源輸出。在此因壓縮機的運轉(zhuǎn)做工而消耗了電能，壓縮機的運轉(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），從而達到了回收低溫熱源制取高溫熱源的作用和目的

　　二、熱泵的發(fā)展和在我國的應用

　　歐洲第一臺熱泵機組是在1938年間制造的。它以河水低溫熱源，向市政廳供熱，輸出的熱水溫度可達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均已高度發(fā)達，這種“一舉兩得”并且環(huán)保的設備在法、德、日、美等發(fā)達國家業(yè)已廣泛使用。

　　80年代來，我國熱泵在各種場合的應用研究有了許多發(fā)展。針對我國地熱資源較豐富的情況，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，并提高地熱的利用率，這在京津地區(qū)早已有過應用實踐。而這種設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、熱泵的技術性分析

　　1.熱泵機組可以達到一機兩用的效果，即冬季利用熱泵采暖，夏季進行制冷。既節(jié)約了制冷機組的費用，有節(jié)省了鍋爐房的占地面積，同時達到了環(huán)保。

　　2.如業(yè)主已有地熱井，則可利用熱泵裝置進行梯級轉(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)濟性分析熱泵的經(jīng)濟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：

　?。?）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，因鍋爐設備與高溫煙氣接觸，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。

　?。?）管理人員與勞動強度均可減少，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備（指單純?yōu)槎竟岫O）。相同容量的制熱設備比鍋爐設備為貴。此外，初投資與裝置規(guī)模，機房土建規(guī)模投資亦有關。

　　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，對能量的利用遠遠優(yōu)于其他方式的采暖方式。

　　五、熱泵與能源價格的關系

　　熱泵供熱比鍋爐供熱是先進的，將熱泵與煤、燃氣、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.用熱泵機組：設熱泵的COP（指其制熱量與所消耗的電能的比值，即機組的性能系數(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：2.91×0.5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：2.13×0.35元=0.75元

　　3.用燃氣：燃氣大約能夠產(chǎn)生75%的熱量，則所需的的燃氣量為3.81m³.若燃氣價格為0.8元/m³，則費用為：3.81×0.8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：1.16×2.4元=2.78元

　　由此可見，用煤取暖是最便宜的，而用燃氣最貴。利用熱泵的動力費用與電價由直接的關系，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)相關技術的配套，就具有很好的廣泛推廣應用價值。