王咚

天津市熱電有限公司

吸收式熱泵區(qū)域供熱最大供熱范圍與節(jié)能判據(jù)研究

王咚

天津市熱電有限公司

通過溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)供熱PEHR的控制標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合上建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的耗電數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和一次能源消耗率散熱率數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，綜合得出吸收式熱泵區(qū)域供熱的最大供熱范圍。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出熱泵機(jī)制熱系數(shù)的計(jì)算公式。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在吸收式熱泵制熱系數(shù)值不變時(shí)，PEHR控制值與供熱范圍成正比。制熱系數(shù)的最小值與鍋爐制熱效率成正比，同時(shí)與供熱范圍保持同增同減的關(guān)系。綜上得出吸收式熱泵供熱系統(tǒng)的設(shè)備規(guī)模的大小影響能源的消耗。

最大供熱范圍；吸收式熱泵；區(qū)域供熱；節(jié)能

伴隨著吸收式熱泵系統(tǒng)建立技術(shù)的不斷發(fā)展完善，和工業(yè)企業(yè)對于溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)的需求量的增加，環(huán)境污染也隨之嚴(yán)重，能源消耗日益嚴(yán)重，在一次能源的節(jié)約高效利用和二次能源多次利用的要求標(biāo)準(zhǔn)的情況下，溴化鋰吸收式熱泵系統(tǒng)的改善也是眾望所歸。

1.吸收式熱泵區(qū)域供熱系統(tǒng)工作原理

吸收式熱泵以溴化鋰的化學(xué)反應(yīng)為主要工作原理，其中高溫水、燃油燃?xì)?、蒸汽為原料，制冷劑為天然水，吸收液是溴化鋰溶液本身。吸收式熱泵機(jī)的組成包括吸收、發(fā)生、冷凝、蒸發(fā)四個過程。溴化鋰自吸收器流出，經(jīng)過發(fā)生器和轉(zhuǎn)換器溫度升高，沸騰蒸發(fā)，水分揮發(fā)，溴化鋰的濃度增大，蒸汽進(jìn)入冷凝器，變?yōu)槔淠淠脡毫υ龃?，流至U型蒸發(fā)器。噴淋式換熱器的使用，解決了蒸發(fā)量少于噴淋量的問題，在低溫水的熱量被吸收以后就蒸發(fā)為低壓蒸汽，擋液板中混雜的溶液與水蒸汽進(jìn)入溴化鋰溶液中，此時(shí)溴化鋰溶液的濃度變低，進(jìn)而在可以進(jìn)入吸收器，變?yōu)闈馊芤?，以此循環(huán)。

在此過程中，蒸發(fā)使熱能能夠通過低溫和高溫之間的轉(zhuǎn)換得到循環(huán)充分高效利用。達(dá)到機(jī)械適用標(biāo)準(zhǔn)后再恢復(fù)到起始溫度。溴化鋰吸收式熱泵的工作原理如圖。

2.吸收式熱泵供熱系統(tǒng)節(jié)能原則

溴化鋰吸收式熱泵和單效吸收式制冷機(jī)的原理相似。在發(fā)生器中的熱量輸入值與蒸發(fā)器中吸收熱量值的總和是反應(yīng)中總熱量，在此情況下，制熱系數(shù)保持大于一的狀態(tài)，熱力系數(shù)小于一并接近一。這樣能源消耗量也將減少，達(dá)到節(jié)能效果。采用高溫水和水蒸汽等二次能源的同時(shí)也可以考慮工業(yè)生產(chǎn)中其它廢油氣廢煙氣，以及廢蒸汽的二次利用，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

（1）遵循能源高效利用性。量取同樣熱量溫度的水，通過鍋爐和吸收式熱泵的利用率有很大差別。二者的制熱量是一樣的，然而第一類溴化鋰吸收式熱泵的COP較燃?xì)忮仩t高，其中二者以一為界限劃分。對于燃料的消耗量，溴化鋰吸收式熱泵的燃料消耗較低，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)二者相結(jié)合使用，燃料的使用率將提高一倍。

（2）高溫水的溫差范圍。在熱泵中高溫水的溫度范圍最大可達(dá)到55℃的溫差，低溫溫差可在20℃左右。同側(cè)溫差不超過10℃。

（3）熱泵機(jī)的容量要求。螺桿式泵機(jī)組是熱泵的主要組成。螺旋式泵機(jī)在中國市場很實(shí)用，符合企業(yè)用機(jī)要求。其中雙機(jī)頭容量不超過2MW，熱泵單擊裝最大容量為32MW。

（4）溴化鋰的高效環(huán)保。吸收式熱泵以溴化鋰和水為原料，不會對大氣層，臭氧層造成損害。

（5）能源消耗標(biāo)準(zhǔn)。對于能源的利用消耗，國家有明確的標(biāo)準(zhǔn)并加以控制，其中HER（指高溫水循環(huán)泵的電能消耗與輸熱比）僅僅對于水泵的能耗進(jìn)行估算比較，并沒有考慮到供熱源的消耗。燃料鍋爐的供熱能耗公式中，一次能源煤的使用率為32%左右，但是如果電力的傳送在接近百分百的情況下，則一次能源輸送到用戶的效率達(dá)不到50%，在國家燃料使用規(guī)定中，鍋爐燃燒，二類煤的利用率接近78%，三類煤為82%。

（6）吸收式熱泵區(qū)域系統(tǒng)的合理范圍。在吸收式熱泵的使用中，一次能源的使用占主要地位，但是熱泵系統(tǒng)中一次能源的使用與整個系統(tǒng)能源消耗的總熱量的比例值越小，表明一次能源的利用率越高，消耗越少，PEHR的增大作用范圍也將隨之?dāng)U大，但是要適當(dāng)控制規(guī)模大小。

3.節(jié)能策略

溴化鋰吸收式熱泵的高效率的使用是由泵機(jī)和熱交換機(jī)的組合使用實(shí)現(xiàn)的，提高吸收器中溴化鋰溶液的吸收率，增大相鄰管道的溫差，在冷凝過程中實(shí)現(xiàn)水蒸汽與溴化鋰的有效結(jié)合，從而使得新生成的溴化鋰溶液的濃度接近標(biāo)準(zhǔn)濃度，利用發(fā)生器中流出的稀濃度的溴化鋰溶液換熱，增強(qiáng)一級管網(wǎng)中高溫水中熱量的使用率，在熱泵中熱源驅(qū)動量與最后溶液余溫?zé)崃康谋壤P(guān)系，提高了溴化鋰溶液的溫度，使最終溴化鋰溶液的溫度更接近起始濃度，提高了熱泵中熱量的轉(zhuǎn)化率。

4.結(jié)論

溴化鋰吸收式熱泵的使用相對于燃料鍋爐型的供熱系統(tǒng)而言，熱泵中管網(wǎng)的供熱性提高，由于企業(yè)與個體戶對熱量的需求量的增長，吸收式熱泵減輕了供熱負(fù)荷。吸收式熱泵的供熱成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃料鍋爐單面積的供熱成本，這樣可以節(jié)省資金。溴化鋰吸收式熱泵中吸收器，換熱泵的保養(yǎng)管理與控制都采用簡便的方法，延長熱泵系統(tǒng)的使用壽命，減少能源的消耗，實(shí)現(xiàn)吸收式熱泵區(qū)域系統(tǒng)的能源使用率。企業(yè)因此可以做到放心使用，做到吸收式熱泵的高效推廣使用。在相同熱量的情況下，熱泵的供熱范圍的大小對于其本身的裝置COP最小值有數(shù)據(jù)化要求，其中具體指出作用范圍小有利于增強(qiáng)能源的利用率，達(dá)到熱泵的使用要求。在整個熱泵系統(tǒng)中，吸收器、發(fā)生器、冷凝器等使用充分實(shí)現(xiàn)了能源的二次回收，提高了能源的利用率，對于工廠中廢氣廢煙廢油的重新利用，降低熱量的散失。然而對于能源的部分散失，通過吸收式熱泵系統(tǒng)裝置也可以將余熱規(guī)劃到二氧化碳的節(jié)能減排的工作中，在二氧化碳利用中，它的節(jié)能環(huán)保性更大，并且符合國家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)得到國家的補(bǔ)償金。熱泵的高效使用在現(xiàn)如今也將得到大力的發(fā)展推廣，溴化鋰在熱泵系統(tǒng)中的循環(huán)高效利用，保證一次能源的高效性，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目標(biāo)。

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