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熱泵技術(shù)作為重要的節(jié)能減排技術(shù),市場前景十分廣闊。越來越多的國家及政府企業(yè)意識到熱泵可以帶來的節(jié)能及環(huán)保效益,市場數(shù)據(jù)也說明了未來發(fā)展趨勢良好。而今,由于可再生能源作為低位熱源使熱泵系統(tǒng)受其變化影響較大,根據(jù)各個國家及地區(qū)的實際情況不同,采用復(fù)合熱泵技術(shù)可以實現(xiàn)更好的節(jié)能環(huán)保效果。也正因為如此,各個國家及地區(qū)由于實際情況不同,關(guān)注的地源熱泵技術(shù)也不同,從換熱器、熱泵機組到系統(tǒng)控制優(yōu)化等各方面都有研究。值得一提的是,各種熱泵形式在不同建筑中應(yīng)用及優(yōu)化研究也是熱泵技術(shù)應(yīng)用研究重點之一。
在“2011全國熱泵年會暨技術(shù)創(chuàng)新與行業(yè)發(fā)展高層論壇”上,全國暖通空調(diào)學(xué)會理事長徐偉先生為大家介紹了第十屆IEA熱泵會議的情況,并就IEA會議進行了分析和總結(jié),以“國際熱泵技術(shù)發(fā)展”做了主題演講。
據(jù)介紹,IEA熱泵會議是世界頂級的熱泵會議,會議以技術(shù)交流為主,涵蓋了行業(yè)學(xué)術(shù)、企業(yè)、管理、工程等各方面內(nèi)容。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,第十屆IEA熱泵會議歐洲及日本地區(qū)對熱泵技術(shù)研究仍然較多。在文章收錄方面,較上屆會議收錄總數(shù)提高了16%,這無疑表明了近年來熱泵研究十分活躍。在談及第十屆IEA熱泵會議的文章收錄情況時,徐偉指出,“國內(nèi)論文在技術(shù)方面主要涉及技術(shù)發(fā)展、地源熱泵、熱泵應(yīng)用三個領(lǐng)域,收錄文章篇數(shù)位居第二,涉及最多的是系統(tǒng)和器件,其次是地源熱泵,再次是空氣源熱泵。可以說,我國近年來的熱泵研究工作不斷展開,并呈上升趨勢。”
近年來,各國熱泵裝機量均處于上升趨勢。熱泵銷售及裝機量的上升,是與當前各國能源價格及溫室氣體的減排壓力相關(guān)的。在數(shù)量提升的同時,各國對熱泵機組能效的提升研究也在不斷加強。在此次年會上,徐偉就各國熱泵方面的政策和市場發(fā)展趨勢進行了具體的分析,詳細解讀了熱泵技術(shù)及應(yīng)用的情況。
徐偉在分析中指出,加拿大這種高緯度的寒冷地區(qū),地源熱泵占了相當一部分比例。
因此,地源熱泵技術(shù)的研究就顯得尤為重要了。通過對應(yīng)用于獨棟住宅中的地源熱泵進行研究,結(jié)果表明,理論計算COP與實際測試SCOP是存在差距的,實測COP比理論計算低15%左右。加拿大還就多倫多地區(qū)的31個項目現(xiàn)場進行了熱響應(yīng)實驗,得到了整個多倫多地區(qū)熱物性的變化范圍,同時還證明了地下水可以提高換熱系數(shù)并降低熱阻。由此可見,無論是在技術(shù)方面的發(fā)展還是市場方面的發(fā)展都取得了一定的成績。
本次年會上,徐偉院長對瑞典地源熱泵行業(yè)的發(fā)展情況做出了分析。他指出,瑞典的熱泵技術(shù)更是處于北歐的領(lǐng)先水平。熱泵委員會秘書處就掛在瑞典國家測試研究院。與我國不同的是,他們的熱泵分類方式,并非按空氣源和地源分類,而是跟熱泵機組的方式有關(guān),且瑞典是不做回填的。徐偉報告中還指出,技術(shù)研究方面,瑞典針對垂直地埋管換熱器的數(shù)據(jù)及新型換熱器、地源熱泵系統(tǒng)的系統(tǒng)運行系數(shù)SPF、地源熱泵系統(tǒng)在不同類型建筑中的應(yīng)用、新型制冷劑在熱泵中的應(yīng)用、熱泵在低能耗建筑中的應(yīng)用及熱泵系統(tǒng)評價性能系數(shù)等方面開展了深入的研究。
徐偉在報告中重點提到了作為2011年熱泵會議舉辦國的日本。在熱泵技術(shù)上日本處于世界領(lǐng)先水平,技術(shù)研究上也有著突出成果。據(jù)資料顯示,RAC的收益值從1997年的3.5到2010年的6.8,增長速度驚人。徐偉就日本熱泵技術(shù)方面也做了介紹,他說,日本針對地源熱泵系統(tǒng)與太陽能、空氣源及蓄能罐聯(lián)合運行進行了研究。在基于實際運行數(shù)據(jù)對樁基短期蓄能地源熱泵系統(tǒng)進行的研究中,結(jié)果顯示,日間供冷與夜間供生活熱水的運行模式可使地源熱泵系統(tǒng)取得更好的效率。而對采用地下含水層蓄能的地下水源熱泵進行研究,通過測試結(jié)果對由于地源熱泵系統(tǒng)運行以來的土壤溫度場改變進行評估。多源熱泵系統(tǒng)方面,將太陽能、土壤能和空氣源等多種方式連接起來作為熱泵的低位熱源,與傳統(tǒng)熱泵相比可減少電力消耗夏季最大44%,冬季39%。在選擇制冷劑代替方案方面,發(fā)達國家及發(fā)展中國家,要根據(jù)不同地區(qū)和不同應(yīng)用條件,選取不同的制冷劑替代方案。在分析改變制冷劑流量熱泵系統(tǒng)理論及實踐應(yīng)用研究問題時,徐偉表示,采用減少改變制冷劑流量系統(tǒng)能耗的算法可以使系統(tǒng)具有較高COP。日本還在垂直地埋管換熱器的數(shù)據(jù)及新型換熱器、復(fù)合熱泵系統(tǒng)、新型制冷劑在熱泵中應(yīng)用、吸收式熱泵、熱泵在工業(yè)中的應(yīng)用以及熱泵系統(tǒng)評價性能系數(shù)幾個方面的研究中取得了顯著的成果。
徐偉分析我國的發(fā)展情況時說,在不同的建筑中運用地源熱泵系統(tǒng)時,基于概率的理論,對TRT測試結(jié)果進行了統(tǒng)計分析,該方法提高了結(jié)果的可靠性,可以提供更有效的設(shè)計指導(dǎo)。模擬土壤導(dǎo)熱系數(shù)、地下水滲流速度、垂直鉆孔參數(shù)及運行策略對地源熱泵換熱量的影響。
通過研究得出各因素與其之間線性及非線性關(guān)系,以簡化設(shè)計是很必要的。
談及復(fù)合熱泵系統(tǒng)的研究,徐偉說,以北京地區(qū)別墅建筑為例,模擬地源熱泵與太陽能復(fù)合系統(tǒng),模擬結(jié)果顯示,當?shù)芈窆軗Q熱器不足時,復(fù)合系統(tǒng)可以明顯改善系統(tǒng)性能。而后,徐偉還就江水源熱泵實測的研究做了分析,分析指出,在重慶地區(qū)江水源熱泵COP不低于3.0,輸送能耗低于39%,具有較好的節(jié)能特性。熱泵系統(tǒng)評價性能系數(shù)方面,他告訴大家,住宅中應(yīng)用熱泵系統(tǒng)的長期運行和性能監(jiān)測,目標是通過長期測試得到熱泵系統(tǒng)全生命周期內(nèi)的可靠性、穩(wěn)定性及SPF特性變化特點。
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