狭义的热泵应用

狭义的热泵应用

热泵技术有很多种,空调、制冷系统采用的是一种压缩式热泵系统,空调可以高效率地将室内外的热量来回搬运,夏天,把房间里的热量搬到室外;冬天把室外的热量搬到室内,能效比普遍在3倍以上,换句话说,比直接消耗能源物质获得热量的方法,节约能源三分之二以上!

人们使用空调、冰箱已超百年,这些年逐步推广开的水源热泵、地源热泵,也都是该原理的典型应用。遗憾的是,虽然能效比高,节能效果明显,但这些应用场合的设计温度太低,以输出温热水为主,主要用于空调、制冷、采暖、生活洗浴等,没有更高的工业利用价值,未能涉及工业领域的高耗能环节,难以产生更好的节能减排社会效益。

其实热泵技术本身从来没有“说过”自己不能超过100℃,这二三十的温差会成为物理学上的一个瓶颈吗?难道只能用在几十度上?答案当然是否定的!经过我们的研究实践,证明现有的热泵系统输出可以很容易地达到100℃以上,并且长时间高效率运行,完全可以介入大多数工业领域的高耗能环节,实现能源消耗关键环节的大比例节能。例如蒸汽锅炉,以前热泵技术只能在水加热70℃以下时起作用,涉及的工作范围太小,所节约的热能最大只能占到全热的3%~8%,从系统复杂性、成本增加量等综合考虑,没有实用价值。当热泵介入“水-汽”沸腾高耗能环节,且保持较高能效比时,才是热泵技术得以获得应用上的突破的基础。

热泵有太多种类,从某种意义说,凡是带有热量的物质移动,如果关注的是物质本身,那就是“水泵”、“气泵”;但如果设法让移动的物质尽可能多的携带热量,以热量为关注对象,热量的移动为主要目的的话,那就是热泵了。驱动热泵工作的能量来源也包括电能、热能、势能等。以目前的各种成熟的技术来说,只要你的需求不要太高,比如超过200℃,现有的设备、技术、工艺完全可以组合出你要的系统,通过热泵方式满足用热需求,实现大幅度节能的目的。

如果我们的锅炉能从现在努力追求100%的效率,变成起步就是200%~300%的效率或更高,节能50%以上,若我们家家户户的厨具节能60%以上,发热量就会成倍减少,厨房、车间就会变得凉爽。采用热泵蒸发方法处理污水、淡化海水,一吨污水耗电仅数十度,还能生产纯水。

进一步推广开来,将热泵技术在能源综合利用的场合充分利用,实现将空气中的、污水里的、土壤里的、回收其他排放热源得到的热量搬到生产、生活设备中循环利用,实现企业内冷热作业面的热能调度,从原来需要热量就消耗能源物质转换获得,变为从其他环节高效率回收、搬运获得,系统新增的能量消耗、环境热排放仅是原有直接能耗模式的几分之一、几十分之一,大大提高了能源的利用效率。

应该让全社会重视“让能量动起来”,甚至有必要从中学教育开始,让学生在了解能量守恒定律的同时,就了解能量获取的方式不是只有消耗能源物质一对一换取的一种方式,还有更高效率获取能量的手段!

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