赵力：中高温热泵在我国的应用现状及发展

天津大学机械工程学院教授、博士生导师  赵力

    非常有高兴能有机会跟大家做这样一个探讨，刚才华总从社会科学角度给大家做了介绍，我更关心的是自然科学。天津大学在自然热泵有了长久的研究，热泵在我们这个系里面李灿然50年代最早在中国提出来的。谈到建筑就要为建筑供热或者供冷，我们讲地源热泵主要是在冬季、夏季提供冷热嫩员。这里有一个非常简单的基本的原理图，地源热泵利用土壤在夏天把热，或者在冬天聚能量给这个房间供暖或者供冷。夏天我们从土壤里得到更多的冷气为房间里提供冷气，而冬天我们从土壤里得到更多的热气为房间里面供热。它有一系列的好处，可能各个房地产老总都熟悉地源热泵的技术，首先它不用冷却塔，不像中央空调必须要有一个非常大的像蘑菇一样的冷却塔放在建筑里面，地源热泵不需要冷却塔和冷却水，因为这个冷却水固定在管路里面的。另外节省占地面积，只是和土壤换热，把热量放给土壤，或者是从土壤中得到热量。

    工艺流程，先需要在地下从井里面抽取温度比较高一点儿的水，如果是冬天走的是低温的佛里昂，从地下水得到热量，再通过压缩机，通过冷凝器把热量放给小区或者是别墅。地源热泵分了很多种，垂直埋管是最常见的，要打一系列的纵井，把管道放到土壤里面和土壤换热，还有一种相对使用起来比较方便就是水平埋管，一般情况下它离恒温层比较远一点儿，如果离的近的话埋管就要深，这样的土方面积会比较多，投资回比较高，垂直埋管可以伴随建筑的打桩把U形管道埋进去，这样比较方便。

    还有地下水系统，有一个双井系统，如果建筑的周围有一些池塘或者湖泊，或者是河流，我们可以直接把水抽上来，把热烈吸收完之后再把水放到湖泊，一个是非封闭的循环，一个是封闭的循环。地表水系统，一个是间接的闭路的循环，还有一个直接的开路的循环，如果周围有湖泊的话可以直接用里面的能量。

    土壤温度分布，X代表土壤离温度的距离，我们可以利用恒温层为建筑供热或者供冷，是一个非常节能的措施。地源热泵的运营效率一般情况下都是在4.0，4.0是怎么回事儿呢？就是你消耗到1度电的能量就会得到4度电的能量。美国：1985年就有14000台，1997新增45000台，在欧洲地源热泵应用也非常批普遍瑞士96%、奥地利38%、丹麦27%。在日本通过地源热泵，太阳能、土壤源热泵为公路融雪。真正利用地源热泵热泵给建筑供热的话还是利用桩埋管，京津高速上所有的高速收费站都用我们的地源热泵。因为他们是远离市区的，供暖根本就过不去，就可以利用我们的地源热泵，可以非常简单的来供热，夏天还可以供冷。后来我们做过简单的投资分析，方案一是地源热泵空调系统，方案二是风冷冷水机组加燃油锅炉，方案三热泵型分体空调机加燃油锅炉，做了对比，出投资不是最高的，因为这个做的比较早，现在地源热泵打井的技术在进步，系统也在进步，所以我们的出投资比现在还要低。

    运行费用的分析：如果用地源热泵因为效率高，运行费用明显会低，有这么一个差异，我们可以很快的把投资收回来，相应的技术完全可以应用到房地产开发这个领域，而且它非常便于维护和保养的。

    接下来再简单说一下高温热泵的研究进展：

    什么是高温热泵？刚才我说的是日常用土壤源的地源热泵，高温热泵更多是税源热泵，根据能凝温度的不同，把温度分为常温和高温，又可将热泵系统氛围常温热泵和高温热泵(冷凝温度高于90度)。围合研究高温热泵？高温热泵可利用大量的工业余热，提高热利用率，节约能源。工业余热经热泵利用后，能以较低的温度排放，减少了对环境的热污染。应用热泵供热对降低温室效应也具有积极作用，与燃煤锅炉相比，通过节约燃料，其二氧化碳排放量可降低30—50%。

    高温热泵的应用领域，和地热资源相结合，提高地热资源利用率，主要在华北、东北、西北和西南地区；和火力电厂相结合，充分利用冷凝水的热量；和中油的采油系统相结合，利用才有用水的热量来加热原有，便于输送；和其他工业领域的余热相结合，为纺织印染、化工、陶瓷、造纸等行业供热。地热资源，我国有分布广阔的地热资源，高温热泵可以被用以降低地热尾水排放温度，提高地热资源整体利用效率。原油输送，高温热泵可以用来加热原油，减小原油黏度，降低输送能耗。电厂冷凝热的回收，高温热泵可以回收电厂冷凝热，减小电厂冷凝塔负荷。高温热泵研究经历，从“九五”、“十五”就开始做研究，现在已经完全商业化了。

    专家鉴定结论：

    2001年4月通过了国家计委鉴定，经十余位专家讨论一致认为由申请人具体完成的“中高温地热热泵技术成果属于节能新技术，对环境保护和提高地热利用率有重要的意义，在国内第一次实现了利用40度左右的地热尾水作为低温热源，提供60—80度热水的热泵装置，有很好的应用前景。该项研究成果属国际先进水平。

    ZHR系列制冷剂，从前一些年开始在浙江非常多的纺织企业应用了，纺织企业会用到非常多的印染，给布上颜色，过去能量都是烧电或者烧燃气，我们用高温热泵把过去水里面的60、70度热量去掉。

    与天津澳瑞特的合作，2010年共同申请滨海科委科技项目，进行自复叠式大温升地热热泵的研究。2010年转让发明专利小型海水淡化热泵装置，2011年进行高温热泵项目的研发。明天希望各个行业的专家领导在下午13：30分左右在大堂集合，到我们公司实地考察。谢谢大家！