國際熱泵技術(shù)的發(fā)展PPT課件

1、l第八屆國際能源組織熱泵大會(huì)(簡稱國際熱泵大會(huì))于2005年5月30日至6月2日在美國拉斯韋加斯市愷撒宮舉行，由國際能源組織熱泵委員會(huì)主辦。l國際能源組織熱泵委員會(huì)是國際熱泵界的最高學(xué)術(shù) 會(huì)議，熱泵委員會(huì)涉及領(lǐng)域包括熱泵、空氣調(diào)節(jié)以 及相關(guān)的制冷技術(shù)。l會(huì)議主題： 熱泵技術(shù)、應(yīng)用與市場(chǎng)的全球發(fā)展。國際熱泵大會(huì)簡介第1頁/共31頁l大會(huì)每三年舉行一次 ，此前的七屆年會(huì)：2002年中國北京 、1999年德國柏林、1996年加拿大多倫多、1993年荷蘭馬斯特里赫特、1990年日本東京、1987年美國奧蘭多、1984年奧地利格拉茨。l此次年會(huì)的目的：通過技術(shù)、市場(chǎng)、政策及標(biāo)準(zhǔn)信息的交流和討論，審視熱泵

2、技術(shù)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源方面的益處，在世界范圍內(nèi)促進(jìn)熱泵技術(shù)的應(yīng)用與進(jìn)步。第2頁/共31頁大會(huì)受到多方支持相關(guān)學(xué)術(shù)團(tuán)體 l美國供熱制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)ASHRAEl美國地?zé)釤岜脜f(xié)會(huì)GHPCl國際制冷學(xué)會(huì)IIRl國際地源熱泵協(xié)IGSHPAlORNL 政府部門 l加拿大自然資源部l德國聯(lián)邦經(jīng)濟(jì)與勞工部l日本新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織l日本熱泵與蓄熱技術(shù)中心l挪威能源署l瑞典能源署l瑞士聯(lián)邦能源部l美國能源部 第3頁/共31頁大會(huì)規(guī)模l這次大會(huì)共有來自20國家和地區(qū)223名代表參加了會(huì)議，中國有10名代表（包括2名香港代表）出席了會(huì)議。l會(huì)議共收到128篇論文，中國有17篇。l會(huì)議共安排52篇專題發(fā)言，

3、場(chǎng)外交流76篇，中國有2篇專題發(fā)言，一篇場(chǎng)外交流。第4頁/共31頁大會(huì)活動(dòng)l展覽會(huì)u國家代表、研發(fā)組織、制造廠商、學(xué)會(huì)以及社會(huì)團(tuán)體參展l會(huì)前專題研討會(huì)u供暖供生活熱水用熱泵測(cè)試步驟和季節(jié)性能系數(shù)計(jì)算方法（ANNEX28）u克服地源熱泵市場(chǎng)與技術(shù)障礙（ANNEX29）第5頁/共31頁大會(huì)活動(dòng)l技術(shù)參觀l拉斯韋加斯湖（Lake Las Vegas）新社區(qū)湖水源水環(huán)熱泵工程l洛基研究中心（Rocky Research）吸附式制冷第6頁/共31頁九個(gè)專項(xiàng)議題熱泵技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)能源與環(huán)境熱泵應(yīng)用地源/水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用工具熱泵在冷熱電（CHP）系統(tǒng)中的綜合利用先進(jìn)概念熱泵組件先進(jìn)的熱泵系統(tǒng)及設(shè)備替

4、換制冷劑的進(jìn)展國家研究計(jì)劃概述第7頁/共31頁熱泵技術(shù)的現(xiàn)狀與趨勢(shì)北美、歐洲及亞太地區(qū)的區(qū)域報(bào)告，已成為熱泵大會(huì)的傳統(tǒng)特色，這些報(bào)告為認(rèn)識(shí)和了解世界主要熱泵應(yīng)用區(qū)域在該技術(shù)的應(yīng)用及研究方面的相似與不同，提供了寶貴的資料。 l北美地區(qū)供熱仍以天然氣為主，熱泵供熱僅占10% ，在美國地?zé)釤岜美谜忌鐣?huì)總能耗0.32% 。第8頁/共31頁垂直地埋管46%水平地埋管38%地表水15%其他1%l地下?lián)Q熱器單位管長造$36/ml22個(gè)州推廣地源熱泵lGalt House Hotel 最大地源熱泵項(xiàng) 目，4700冷噸。l全美國有30個(gè)地源熱泵制造商l地源熱泵應(yīng)用的目標(biāo)是減少70建造 費(fèi)用l美國2006年1月

5、23日將實(shí)行新的熱泵 能效標(biāo)準(zhǔn)，SEER=13， HSPF7.7lAir/Air熱泵機(jī)組逐漸采用410A制冷 劑，2010年全面禁止使用R22。l加拿大，閉式地源熱泵系統(tǒng)季節(jié)平 均COP達(dá)到3.5，開式系統(tǒng)達(dá)到2.8 美國地?zé)釤岜玫膽?yīng)用形式第9頁/共31頁l 歐洲地區(qū)l熱泵技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)及民用建筑領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用 l熱泵賣出的數(shù)量在持續(xù)增長，在許多國家1525%的年增長率l為熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)良與費(fèi)用盡可能的低廉提出了新的要求l制冷劑的變革與建筑物熱工性能將直接影響熱泵的設(shè)計(jì)與裝配 第10頁/共31頁l 亞太地區(qū)l中國已成為世界范圍內(nèi)最大的空調(diào)生產(chǎn)國 l澳大利亞最大的地源熱泵項(xiàng)目，350

6、個(gè)孔，100m深，并在市場(chǎng)上已出現(xiàn)了一種太陽能熱泵熱水器l日本的“領(lǐng)跑者”計(jì)劃將使小型空氣源設(shè)備的效率在2000年的基礎(chǔ)上提升60% ，房間空調(diào)器制冷COP為5.0、制熱COP為5.26，最高制冷COP大于6.0，日本燃?xì)鉄岜靡褢?yīng)用60多萬臺(tái) 第11頁/共31頁l地源熱泵應(yīng)用，美國有最大的市場(chǎng)規(guī)模；瑞典增長速度最快，主要用于單戶住宅，通常承擔(dān)熱負(fù)荷的70，熱耗的90 l加拿大、挪威致力于改善地耦合熱泵性能l日本在北部推廣地源熱泵，并開發(fā)一系列設(shè)計(jì)和模擬工具 l奧地利開發(fā)了許多單戶住宅直接膨脹系統(tǒng)、CO2工質(zhì)作為一次系統(tǒng)的載體的系統(tǒng)、以及與建筑樁基結(jié)合的系統(tǒng) 第12頁/共31頁發(fā)達(dá)國家地源熱泵應(yīng)

7、用的變化l建筑的供熱負(fù)荷在減少，供冷負(fù)荷在增加l在大型商業(yè)系統(tǒng)中，由于氣候條件和建筑性能不同， 需要保持地下?lián)Q熱器的平均溫度接近非干擾的地下溫 度，熱響應(yīng)測(cè)試變得非常重要l克服初投資高的問題l人們對(duì)節(jié)能和環(huán)境效益的認(rèn)識(shí)不夠 第13頁/共31頁能源與環(huán)境 l奧地利的Hermann HalozanHermann Halozan教授做了基調(diào)發(fā)言：熱泵與環(huán)境 l各國政府長久以來的共同目標(biāo)：為保持經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長提供足量且廉價(jià)的能源。l所有工業(yè)化國家都或多或少面臨氣候變化的問題 l各國達(dá)成共識(shí)，共同致力于減少主要由于燃燒礦石燃料帶來的CO2的排放 l熱泵技術(shù)為建筑及工業(yè)領(lǐng)域減少能源消耗及CO2的排放提供了

8、可能 第14頁/共31頁l 幾個(gè)國家關(guān)于熱泵實(shí)現(xiàn)CO2減排的數(shù)據(jù)l美國的Alice Gitchell與Lynn Stiles在發(fā)言中談到，高效地源熱泵系統(tǒng)與燃?xì)鉅t或冷卻塔相比將分別減少31%和50%的CO2排放l熱泵在氣溫較低地區(qū)優(yōu)勢(shì)并不十分明顯，Caneta研究中心發(fā)現(xiàn)在加拿大所有地區(qū)，地源熱泵系統(tǒng)的減排量都較小，最小的減排量只有15% l日本的N.Endo等人對(duì)AIST實(shí)驗(yàn)室的調(diào)查顯示，采用熱泵技術(shù)后減少61%的能耗，合計(jì)37TJ/年，減少63%的運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)近四千五百萬日元，減少53%的CO2排放計(jì)2400噸/年 第15頁/共31頁熱泵的應(yīng)用l世界上已安裝1.3億臺(tái)熱泵，每年新增1500

9、萬臺(tái)熱泵 l瑞士熱泵的銷售量近十年持續(xù)增長，平均增長率15%，隨著熱泵產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高及其不斷可靠的運(yùn)行，瑞士熱泵市場(chǎng)將會(huì)更好的發(fā)展l在挪威，2003年熱泵機(jī)組的銷售呈現(xiàn)55,100件的爆炸式增長，而整個(gè)90年代的年銷售量也只是10002000之間，考慮到挪威政府相關(guān)政策的出臺(tái)，今后熱泵的銷售量仍然值得期待第16頁/共31頁l在日本，東京灣區(qū)域供冷/暖 蓄熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了與高效率熱源 機(jī)器的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了與系統(tǒng)能 力范圍最大化蓄熱罐的結(jié)合， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了與大供回水溫差的 結(jié)合，系統(tǒng)的CO2排放量小于 平均水平的60%l在加拿大使用熱泵對(duì)木材進(jìn)行 干燥，同比將平均減少近35%的能耗l 在新加坡，使用改

10、進(jìn)的空氣源熱泵干燥系統(tǒng)干燥后的水果， 與使用傳統(tǒng)干燥方法干燥的水果相比諸多指標(biāo)都得到了改進(jìn)，某些指標(biāo)甚至可以與冷凍干燥法干燥后的水果相媲美，冷凍干燥法被認(rèn)為是最好的干燥法，但同時(shí)也是最昂貴的方法第17頁/共31頁地源/水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用工具l關(guān)于熱泵系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)與空氣源熱泵系統(tǒng)相比能效更高，但地源熱泵系統(tǒng)的初投資卻遠(yuǎn)高于空氣源熱泵，同時(shí)也要高于傳統(tǒng)的燃油/汽鍋爐 Johnny Wrnelf介紹了他們研究的高效集熱器只需要很小的占地面積，集熱器裝配過程十分簡單，在收集地下熱能的同時(shí)還可以收集房間排出氣體中的能量，該系統(tǒng)不間斷對(duì)房間進(jìn)行通風(fēng)從而保證了室內(nèi)空氣的質(zhì)量第18頁/共31頁目前世界

11、上商用建筑用地源熱泵地下?lián)Q熱器設(shè)計(jì)計(jì)算分析軟件主要有： 歐洲地?zé)釁f(xié)會(huì)的EED（Earth Energy Designer） 北美和歐洲建筑模擬軟件TRNSYS 國際地源熱泵協(xié)會(huì)的GLHE Pro這些軟件基本都基于瑞典隆德大學(xué)q-Functions算子，并且得到試驗(yàn)驗(yàn)證，世界各國廣泛采用除此之外國際上地源熱泵設(shè)計(jì)軟件還有LUND PROGRAMS、GLGS 、ECA、WFEA、GS2000、GEOCALC等等。瑞典還特為建造商開發(fā)了簡易設(shè)計(jì)軟件Prestige，目前有600多用戶。第19頁/共31頁熱泵在冷熱電（CHP）系統(tǒng)中的綜合利用 電驅(qū)動(dòng)熱泵單純供熱或制冷可以提高電能利用率，但初級(jí)能源利用

12、率卻沒有質(zhì)的提高 l美國能源部協(xié)同供熱部門、制冷部門及發(fā)電廠聯(lián)合開發(fā)先進(jìn)的熱驅(qū)動(dòng)熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用發(fā)電設(shè)備余熱對(duì)建筑物進(jìn)行供熱與制冷，該計(jì)劃將推動(dòng)熱泵尤其是綜合利用發(fā)電廠廢熱的冷暖同供技術(shù)的發(fā)展，這種技術(shù)如果被推廣使用將使全能源利用率提高近80% 第20頁/共31頁lHornsby圖書館是奧地利第一個(gè)三聯(lián)供區(qū)域供冷工程，該工程最終減少CO2的排放近20%，新近裝配的新的控制方案將有望使這一數(shù)據(jù)得到進(jìn)一步提高l日本AIST的Chaobin Dang向大會(huì)提交了一份研發(fā)計(jì)劃用于研究小型利用熱力分配站廢熱工作的吸收式熱泵系統(tǒng)，該計(jì)劃的目標(biāo)是減小吸收機(jī)的型號(hào)同時(shí)提高機(jī)組的COP，新的“混合式”裝置在

13、容量上減少50%，而COP卻提升了1015%第21頁/共31頁l熱泵系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)需要依賴組件優(yōu)良的 性能，系統(tǒng)的改進(jìn)需要組件技術(shù)不斷的進(jìn)步l高效換熱器的研究集中在如何減少 換熱器熱阻，提高換熱效率的問題上l壓縮機(jī)是熱泵另一重要組件， Clark Bullard的文章認(rèn)為壓縮機(jī)的 研究重點(diǎn)在對(duì)渦輪壓縮機(jī)的研 究,高效優(yōu)質(zhì)渦輪壓縮機(jī)設(shè)計(jì)十 分復(fù)雜,這也從另一個(gè)角度說明 其性能的提升仍然有廣泛空間先進(jìn)概念熱泵組件第22頁/共31頁先進(jìn)的系統(tǒng)及設(shè)備建筑設(shè)計(jì)水平的不斷提高將會(huì)降低建筑對(duì)熱量的需要，但空調(diào)和生活熱水卻會(huì)更加重要當(dāng)前熱泵系統(tǒng)普遍效率不高，但卻預(yù)示了該技術(shù)持續(xù)發(fā)展的空間lJ. J. Toml

14、inson介紹了一種空氣調(diào)節(jié)與生活熱水聯(lián)合供應(yīng)的熱泵系統(tǒng)，但該系統(tǒng)出投資過高，在美國這部分投資將達(dá)到1000美元左右l新加坡的Hawlader介紹了一種 “三位一體”系統(tǒng)，即同時(shí)完成制冷、提供生活熱水與衣物干燥功能的熱泵系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)高位熱源選用了太陽能，這也就決定了其適用范圍的局限性lMats Fehrm介紹了一種全室內(nèi)排氣源熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用室內(nèi)排氣中的能量參與進(jìn)熱泵熱源，再次利用排氣帶走的建筑耗能。保溫層很厚的居住建筑，排氣熱損失占去全部建筑耗能的很大部分，回收利用這部分能量正是追求建筑零能耗的結(jié)果 第23頁/共31頁替換制冷劑的進(jìn)展 l傳統(tǒng)炭氟化物制冷劑受到越來越多的批評(píng)，這是由于

15、從系統(tǒng)泄漏出去的傳統(tǒng)制冷劑會(huì)破壞臭氧層，從而影響全球氣候。近年來，制冷劑的研究重點(diǎn)在自然制冷劑取代傳統(tǒng)制冷劑，尤以CO2制冷劑為代表l日本的CO2制冷劑熱泵：2001年1月由東京電力等三家機(jī)構(gòu)共同研制出了世界上第一臺(tái)住宅用CO2制冷劑熱泵熱水器，四年后的今天日本已有17家企業(yè)可以設(shè)計(jì)制造并出售這種熱泵產(chǎn)品了。夏季制冷工況下全系統(tǒng)的效率是3.5，過渡季節(jié)3.2，冬季供熱工況下是2.8，全年效率大概是3.1。該系統(tǒng)可節(jié)約30%的能耗并減少50% CO2排放，實(shí)行峰谷電價(jià)的地區(qū)在夜間運(yùn)行機(jī)器將進(jìn)一步降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用第24頁/共31頁l歐洲的CO2地源熱泵系統(tǒng)：CO2循環(huán)借助重力作用在地埋垂直管中

16、自動(dòng)運(yùn)行，CO2吸收土壤低位熱量CO2在循環(huán)過程中發(fā)生相變，從而其吸 熱效率遠(yuǎn)高于普通制冷劑，有數(shù)據(jù)顯示 其吸熱效率是普通制冷劑的412倍循環(huán)制冷劑與CO2發(fā)生熱交換，再由熱 泵將制冷劑從CO2中獲得的低位熱量提升品位這種產(chǎn)品投放市場(chǎng)已有四年，其特有的CO2自循環(huán)系統(tǒng)降低了系統(tǒng)的電能消耗，獲得了較好評(píng)價(jià)lCO2熱泵產(chǎn)品在歐洲在日本都已投入了市場(chǎng)，但為能使CO2熱泵更快的推廣，還須在加大出熱量、如何在寒冷地區(qū)使用以及降低造價(jià)方面做許多工作第25頁/共31頁國家研究計(jì)劃概述l瑞典十年間實(shí)施了三項(xiàng)熱泵發(fā)展計(jì)劃:“可變制冷” 、“氣候21”、“更高效的熱泵與制冷系統(tǒng)”。主旨是使瑞典的熱泵技術(shù)及制冷系統(tǒng)

17、的能源利用率得到提高，并注重在相應(yīng)經(jīng)濟(jì)條件及自然環(huán)境中的可行性。l熱泵技術(shù)是日本國內(nèi)“月光計(jì)劃”中的核心內(nèi)容，作為國家節(jié)約能源工程中主要的一項(xiàng)，熱泵技術(shù)已經(jīng)得到了良好的發(fā)展。l美國的研究計(jì)劃有一個(gè)很大的特點(diǎn)，這就是美國的科研部門與資金資助部門的分家，由類似美國能源部這樣提供資金資助的部門制定研究規(guī)劃，提供研究資金，由負(fù)責(zé)研究的部門完成具體工作。l在加拿大，計(jì)劃大部分由實(shí)驗(yàn)室和政府機(jī)構(gòu)、大學(xué)以及能源企業(yè)的研究中心來開展，并在高溫?zé)岜?、制冷劑研發(fā)以及熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)輔助軟件開發(fā)領(lǐng)域取得了很好的研究成果。第26頁/共31頁總結(jié)l國際社會(huì)正積極尋求技術(shù)上的支持以應(yīng)對(duì)能源安全、環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及清潔能源的需求帶來的挑戰(zhàn)，國際間的相互合作是解決這些問題的基礎(chǔ)，而國際能源組織則為這種國際間的技術(shù)合作提供了平臺(tái)。l對(duì)熱泵的研究主要集中在三個(gè)方面，即對(duì)熱泵系統(tǒng)的研究、熱泵機(jī)械的研究以及熱泵系統(tǒng)輔助設(shè)計(jì)軟件的研究。第27頁/共31頁總結(jié)l當(dāng)前國際上熱泵研究的幾