地源熱泵

熱泵技術(shù)的發(fā)展歷程

  熱泵是以消耗一部分高品位能源(電能、機(jī)械能或高溫熱能)為補(bǔ)償,使熱能低溫熱源高溫?zé)嵩?/a>傳遞的裝置。其實(shí)質(zhì)是借助降低一定量的功的品位,提供品位較低而數(shù)量更多的能量。由于熱泵能將低溫熱能轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="http://www.622810.cn/t/高溫.html" >高溫熱能,提高能源的有效利用率,因此是回收低溫余熱(廢熱)、利用環(huán)境介質(zhì)(地下水、地表水、土壤和室外空氣等)中儲存的能量的重要途徑。
 
  熱泵技術(shù)最早可追溯與 1824 年,卡諾在當(dāng)時就提出了:“制冷機(jī)也可以有效地用于供熱”,這一表述也從根本上為后人在熱泵技術(shù)方面的研究奠下了理論基礎(chǔ)。世界上最早的熱泵機(jī)組是在 20 世紀(jì) 30 年代的歐洲誕生的,它把自然環(huán)境中的河水作為低溫熱源,冬季供暖,夏季供冷,一機(jī)兩用,輸出的熱水溫度達(dá)到了60℃。但是由于技術(shù)、成本等原因,熱泵技術(shù)一直發(fā)展緩慢,這種情況持續(xù)到了 1852 年,由 L.Kelvin 提出了熱泵供暖模型之后,人們才逐漸意識到熱泵在與現(xiàn)有的供暖系統(tǒng)相比其節(jié)能效果顯著性。之后研究人員對熱泵技術(shù)的投入也逐漸多了起來。
 
  但是由于當(dāng)時化石燃料價格十分便宜,所以熱泵技術(shù)并沒有被大規(guī)模推廣。直到 20 世紀(jì) 70 年代初,世界石油危機(jī)爆發(fā),導(dǎo)致原油價格大幅上漲,為了節(jié)約成本,人們又重新開始重視熱泵技術(shù)。各國都投入了很大的人力物力用來開發(fā)熱泵技術(shù),從而使得熱泵技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。到目前為止,全世界有超過1.3 億臺熱泵機(jī)組在運(yùn)行,總供熱量超過了 4.7×109GJ/年。美國、日本等國在熱泵方面的研究和發(fā)展處于領(lǐng)先地位,除美國日本以外,其他一些能源緊缺的國家比如:英國、法國、意大利、德國、瑞典等都對熱泵方面進(jìn)行了大量的工作。目前,工業(yè)熱泵主要應(yīng)用在釀造、紡織、木材、食品加工、石油化工、海水淡化、電廠余熱以及冶金等領(lǐng)域。
 
  國內(nèi)的熱泵技術(shù)從 20 世紀(jì) 60 年代開始發(fā)展,但由于受各種因素的影響,熱泵技術(shù)在相當(dāng)一段時間內(nèi)在國內(nèi)發(fā)展緩慢。改革開放以來,隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)飛速的發(fā)展,能源供應(yīng)緊張狀況的加劇,及國家相關(guān)扶持政策的出臺,技術(shù)得到快速發(fā)展?!吨腥A人民共和國節(jié)約能源法》第三十九條將熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)列入國家鼓勵發(fā)展的通用技術(shù)。國家經(jīng)貿(mào)委《2000-2015 年新能源可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃要點(diǎn)》之處:“積極推廣地?zé)岵膳?/a>和地?zé)岚l(fā)電技術(shù)”,“加快地?zé)釤岜?/a>技術(shù)的引進(jìn)和開發(fā),加速國產(chǎn)化”。
 
  《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ134-2001)第 6.0.7 條:“具備有地面水源(如江河、湖水等),有適合水源熱泵運(yùn)行溫度的廢水等水源條件時,居住建筑采暖、空調(diào)設(shè)備宜采用水源熱泵。當(dāng)采用地下井水為水源時,應(yīng)確保有回灌措施,確保水源不被污染,并應(yīng)符合當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)規(guī)定;具備可供地?zé)?/a>源熱泵機(jī)組埋管用的土壤面積時,宜采用埋管式地源熱泵。”水源熱泵應(yīng)用水作為機(jī)組的冷(熱)源,可以應(yīng)用河、湖及海水,地下水,工業(yè)廢水等。從原理上看,地源熱泵其實(shí)也是水源熱泵的一種,只是將水通過埋設(shè)在土壤中的一種傳熱效果較好的塑料管來吸取土壤熱量(制熱時)及排出熱量(制冷時)到土壤中。這些促使了熱泵技術(shù)在國內(nèi)的快速發(fā)展。