高温空气源热泵技术及其应用

随着国民经济迅速发展和人民生活水平的提高，采暖、空调、生活热水等的能源需求越来越大，是一般民用建筑物能源消费的主要部分。在发达城市，夏季空调、冬季采暖与供热所消耗的能量已占建筑物总能耗的40~50%。特别是冬季采暖用的燃煤锅炉、燃油锅炉的大量使用，给大气环境造成了极大的污染。因此，建筑物污染控制和节能已是国民经济发展的一个重大问题。

环保节能空气源热泵技术应用前景广阔

空气源热泵是利用冷媒，在压缩机的作用下，在系统内循环流动。冷媒在压缩机内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），冷媒进入换热器后释放出高温热量加热水。冷媒不断地循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水的过程。

空气源热泵技术不像化石燃料在获取能源和生产电力的同时，向环境排放大量的燃烧产物，如CO2、SO2、NOx、粉尘等，对环境造成严重的污染，引起温室效应、酸雨、土地沙漠化等灾害，也严重影响了人们的身心健康。

因此空气源热泵的使用是替代传统的制冷机+锅炉的建筑物空调、采暖、供热模式，是改善城市大气环境、节约能源的一条有效途径。也是我国节能产品能利用一个新的发展方向。

普通空气源热泵设备难以满足市场需求

我国幅员辽阔，气候多样，因建筑物的地理位置功能等不同，采暖空调及热水系统形式亦各不相同。并且随着人们对环保和能源问题的重视，大量原有使用燃油、燃煤、燃气等锅炉设备都需要改造。而一些新上马的供热系统工程，也需要主动寻找一些节能、安全、无污染的加热设备安装。

目前，空气源热泵技术作为供热设备行业的一个热点，空气源热泵各类产品层出不穷。短短几年时间，在我国的空调市场上已经有数百家国内外企业加入空气源热泵产品生产销售之中。但是，由于压缩式制冷技术在工质和冷凝温度等的局限性，空气源热泵在制热工况下的出水温度一般只能达到55℃左右。这对于原来使用燃油、燃煤、燃气等锅炉设备高温用水的工程的改造以及一些特殊的行业（特别是工业上的如食品、电镀、化工、屠宰等行业）需要高温热水作为生产资源的工程项目，55℃的供水温度已经不能或不完全能满足系统的使用要求，从而限制了空气源热泵这一经济节能的技术的推广应用。

高温空气源热泵技术正是在这一背景下应运而生，最高可达85℃的供热出水温度大大的拓展了空气源热泵技术的应用范围。

高温空气源热泵的概念

高温空气源热泵的“高温”是相对于目前占市场主导地位的最高热水出水温度在55℃以下的空气源热泵产品而言，一般指环境温度在10~15℃以上时，供热温度在60℃以上的产品，正常运行出水温度范围在60~75℃，最高可达85℃.可以满足大部分生活及工业热水系统的水温要求。虽然在供热出水温度上只有十几度的提高，但对于热泵技术来说却是一个极大的突破，一般的空气源热泵机组在该工况下，性能会极大的衰减甚至无法运行，因此高温热泵产品对设备零部件的选择和制冷剂的使用都有很高的要求，产品的研发和设计方面的成本也很高。目前国内市场上拥有合格高温热泵技术和产品的企业寥寥无几。

高温空气源热泵的几个关键技术

相对于输出温度55℃以下的空气源热泵技术，高温空气源热泵在不改变设备运行环境的情况下，热泵供热温度达到60℃以上，并保持较高的运行效率和稳定的运行状态，一般需要解决以下几个关键技术问题。

1.压缩机的选择：目前热泵设备常用的压缩机类型主要是螺杆压缩机、全封闭涡旋压缩机与半封闭活塞压缩机等，经过对不同类型压缩机工作特性进行比较研究，目前高温空气源热泵设备一般选用美国品牌3T工况谷轮全封闭涡旋压缩机。2.工质的选择：为保证高温热泵设备在稳定的可允许的工作压力下运用，采用特殊的制冷剂为工质，换热效率高并对环境无污染，对臭氧层无破坏作用。3.氟路系统控制的优化：保证整体机组的长时间高温稳定运行和使用寿命，并根据环境温度和蒸发温度，自动调节高温空气热泵设备运行工作状态和调件。

高温空气源热泵技术的优势

商用和民用热泵技术在国外已相当普及，及其高效、节能、环保、利用可再生资源等众多众所周知的优势在近几年得到了迅速发展。目前市场上的热泵设备主要以低温热泵为主，热泵的输出温度低于55℃，其主要缺点是出水温度低，受到地区性和项目使用特性的限制，使用范围不广，高温空气源热泵技术在这方面取得了一定的突破，其主要表现在于。

1.输出热水温度高：最高输出热水温度为85℃。我国目前正在对城市燃煤采暖系统进行改造，为了适应原采暖系统的室内末端设备，必须有较高的热水温度，高温热泵就具有这一特性；

2.运行费用低：采用高温空气源热泵设备，在20℃环境温度下，产生75℃热水，其费用只是电加热的40%，是燃油（气）的60%；

3.采用专用制冷剂，换热效率高并对环境没有污染，绿色环保。

高温空气源热泵技术现状和前景

目前，国内外的热泵产品主要以空气源热泵和水源热泵为主。输出温度大于60℃的高温空气源热泵在国内只有少数几个单位在研制生产。

高温空气源热泵系统的应用形式

高温空气源热泵技术作为一种高效、环保、节能的供热制冷技术可以应用于所有的采暖空调和热水供应系统，并可以和其他新能源技术有机结合，提高综合利用的效率。目前高温空气源热泵在工程中的实际应用主要有以下几种形式：

1.燃煤或燃油（气）锅炉改造：直接替代供热锅炉，具有占地少、工程量小、环保、安全、运行费用低等优势，可以直接采暖系统而不需要改造末端系统，虽然一次投资高于普通供热锅炉，但因其运行费用仅相当于燃煤锅炉的60%，其增加投资可以在3年内收回；

2.直接一次性选择：在一些特殊工业行业中的需用热水温度在60℃以上的生产用水，如电镀业、化工业、漂染业等；

3.与太阳能供热系统的结合：目前太阳能越来越多地应用到建筑热水供应和空调采暖系统之中，但是因为太阳能资源的不稳定性，基本上需要常规能源作为辅助，如采用电锅炉、燃油（气）锅炉辅助加热。将高温空气源热泵与太阳能结合用于建筑热水供应和采暖系统，一方面可以节省大量的能源费用，减少对环境的污染；另一方面，对太阳能热水的温度要求低，在满足供热温度的同时极大地提高了太阳能集热器的吸热效率，减少集热器的投资。

随着新能源的利用和节能建筑技术的进一步推广，建筑能耗逐渐降低，高温空气源热泵的应用空间越来越大，将会出现更多的应用形式。高温空气源热泵技术的发展随着各科研单位对高温空气源热泵研究力度的深入和大量新技术的不断涌现，高温空气源热泵技术将不断发展，其运行效率、出水温度、应用范围将会不断地改进，满足各种方面的供热需求。