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熱泵技術(shù)作為重要的節(jié)能減排技術(shù),市場(chǎng)前景十分廣闊。越來越多的國(guó)家及政府企業(yè)意識(shí)到熱泵可以帶來的節(jié)能及環(huán)保效益,市場(chǎng)數(shù)據(jù)也說明了未來發(fā)展趨勢(shì)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(gè)國(guó)家及地區(qū)的實(shí)際情況不同,采用復(fù)合熱泵技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能環(huán)保效果。也正因?yàn)槿绱?各個(gè)國(guó)家及地區(qū)由于實(shí)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(jī)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(diǎn)之一。

在“2011全國(guó)熱泵年會(huì)暨技術(shù)創(chuàng)新與行業(yè)發(fā)展高層論壇”上,全國(guó)暖通空調(diào)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)徐偉先生為大家介紹了第十屆IEA熱泵會(huì)議的情況,并就IEA會(huì)議進(jìn)行了分析和總結(jié),以“國(guó)際熱泵技術(shù)發(fā)展”做了主題演講。

據(jù)介紹,IEA熱泵會(huì)議是世界頂級(jí)的熱泵會(huì)議,會(huì)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(huì)議歐洲及日本地區(qū)對(duì)熱泵技術(shù)研究仍然較多。在文章收錄方面,較上屆會(huì)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(huì)議的文章收錄情況時(shí),徐偉指出,“國(guó)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(gè)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�？梢哉f,我國(guó)近年來的熱泵研究工作不斷展開,并呈上升趨勢(shì)。”

近年來,各國(guó)熱泵裝機(jī)量均處于上升趨勢(shì)。熱泵銷售及裝機(jī)量的上升,是與當(dāng)前各國(guó)能源價(jià)格及溫室氣體的減排壓力相關(guān)的。在數(shù)量提升的同時(shí),各國(guó)對(duì)熱泵機(jī)組能效的提升研究也在不斷加強(qiáng)。在此次年會(huì)上,徐偉就各國(guó)熱泵方面的政策和市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了具體的分析,詳細(xì)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(dāng)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(duì)應(yīng)用于獨(dú)棟住宅中的地源熱泵進(jìn)行研究,結(jié)果表明,理論計(jì)算COP與實(shí)際測(cè)試SCOP是存在差距的,實(shí)測(cè)COP比理論計(jì)算低15%左右。加拿大還就多倫多地區(qū)的31個(gè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn),得到了整個(gè)多倫多地區(qū)熱物性的變化范圍,同時(shí)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(chǎng)方面的發(fā)展都取得了一定的成績(jī)。

本次年會(huì)上,徐偉院長(zhǎng)對(duì)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(huì)秘書處就掛在瑞典國(guó)家測(cè)試研究院。與我國(guó)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(jī)組的方式有關(guān),且瑞典是不做回填的。徐偉報(bào)告中還指出,技術(shù)研究方面,瑞典針對(duì)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(yùn)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(píng)價(jià)性能系數(shù)等方面開展了深入的研究。

徐偉在報(bào)告中重點(diǎn)提到了作為2011年熱泵會(huì)議舉辦國(guó)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(zhǎng)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(duì)地源熱泵系統(tǒng)與太陽能、空氣源及蓄能罐聯(lián)合運(yùn)行進(jìn)行了研究。在基于實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)樁基短期蓄能地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行的研究中,結(jié)果顯示,日間供冷與夜間供生活熱水的運(yùn)行模式可使地源熱泵系統(tǒng)取得更好的效率。而對(duì)采用地下含水層蓄能的地下水源熱泵進(jìn)行研究,通過測(cè)試結(jié)果對(duì)由于地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行以來的土壤溫度場(chǎng)改變進(jìn)行評(píng)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(dá)國(guó)家及發(fā)展中國(guó)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(shí)踐應(yīng)用研究問題時(shí),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(píng)價(jià)性能系數(shù)幾個(gè)方面的研究中取得了顯著的成果。

徐偉分析我國(guó)的發(fā)展情況時(shí)說,在不同的建筑中運(yùn)用地源熱泵系統(tǒng)時(shí),基于概率的理論,對(duì)TRT測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)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(jì)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(yùn)行策略對(duì)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(jiǎn)化設(shè)計(jì)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(dāng)?shù)芈窆軗Q熱器不足時(shí),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(shí)測(cè)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(píng)價(jià)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(zhǎng)期運(yùn)行和性能監(jiān)測(cè),目標(biāo)是通過長(zhǎng)期測(cè)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(diǎn)。

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