[實用新型]一種地埋管式高溫熱泵機組

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420214919.6
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN203798007U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈建剛;周盛;龍清泳
• 申請（專利權(quán)）人: 挪信能源技術(shù)(上海)有限公司
• 主分類號: F25B6/04
• 分類號: F25B6/04;F25B41/00;F25B41/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種地埋管式高溫熱泵機組。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段北方的霧霾日益嚴重，而霧霾的“元兇”之一采暖或生活熱水用化石燃料鍋爐尤其是燃煤鍋爐的替代，現(xiàn)在處于越來越緊迫的階段。熱泵是替代化石燃料鍋爐進行采暖或熱水制備的一種有效應(yīng)用手段。對于一個適合集中供熱熱源改造應(yīng)用的高溫熱泵機組，必須滿足以下幾項條件：

A.合適的熱源選擇，現(xiàn)有的熱泵熱源無外乎空氣源、地下水、土壤源、江河水、污水源。由于北方嚴寒氣候，使用空氣源作為集中供熱熱源是不可取的；地下水在北方發(fā)展了一定階段后，由于回灌困難，對地下水資源破壞嚴重，現(xiàn)在也處于嚴格的管控階段；污水源是一個很好的熱源，但存在不穩(wěn)定及不可推廣性等缺點，因此也不能作為集中供熱熱源改造的主要方法。而土壤源只要有相當?shù)穆窆苊娣e就能穩(wěn)定的提供低位熱量；同樣的只要改造項目離江河近，江河水也是一個很好的熱源。

B.較高的COP，雖然化石燃料鍋爐尤其是煤鍋爐的效率較低，但由于煤的成本較低，在使用熱泵替代煤鍋爐應(yīng)用時，必須有較好的能效，才能降低用電成本，接近或比燃煤鍋爐的成本更低，才能有較好的經(jīng)濟價值。以一公斤煤成本0.7元計算，一公斤煤的熱值為5000kcal，通過鍋爐燃燒可得到5000*0.6＝3000kcal的有用熱量，而使用熱泵得到相同熱量3000/860＝3.5kw必須不耗費等價0.7元的電量即0.7/0.6＝1.17kw，此時熱泵的COP為2.99。

C.相當?shù)目煽啃裕捎诩泄岵荒荛L時間停，長時間停會帶來用戶暖氣片凍裂危險。因此對使用熱泵替代鍋爐的設(shè)備要求可靠性高，故障率低。

D.相當?shù)陌踩裕捎诩泄嶂饕獮槊裼媒ㄖ?wù)，而民用建筑的特點是人口密度大，安全防范措施差。因此熱泵設(shè)備應(yīng)具有極高的安全性。

E.相當?shù)慕?jīng)濟性，適用于集中供熱用熱泵主機的造價不能太高，否則將影響投資回收期。

無論是土壤源還是江河源，都有一個共同的特點就是低位熱源的溫度很低，大多數(shù)都在0℃附近，而集中供熱暖氣片的水溫又很高，大多在70℃左右。現(xiàn)階段完全符合上述論述的作為一種集中供熱應(yīng)用的具有使用側(cè)的高溫特點和熱源側(cè)的低溫特點的熱泵，還沒有一個完全可推廣的并具有經(jīng)濟價值的替代方案，現(xiàn)有的熱泵技術(shù)要么雖然對熱源溫度要求不高，但要求使用側(cè)溫度不能太高，要么雖然能滿足較高的使用側(cè)溫度要求，但對熱源側(cè)的溫度要求很高，即使有同時能滿足較低熱源溫度和較高熱源溫度的熱泵技術(shù)也掌握在少數(shù)西方發(fā)達國家，設(shè)備價格昂貴，經(jīng)濟性不高。

1.現(xiàn)有的常規(guī)水地源熱泵的技術(shù)特點：局限在空調(diào)應(yīng)用，技術(shù)比較成熟，設(shè)備成本不高，維修簡便；但其熱泵系統(tǒng)不適合集中供暖的高水溫特點，即使能超范圍應(yīng)用，也存在制熱量衰減嚴重、COP低，壓縮機壽命減小等問題。

2.現(xiàn)有的高溫水源熱泵的技術(shù)特點：使用專利調(diào)配的混合制冷劑，具有較高臨界溫度，較低工作壓力等特點，適合在常規(guī)壓縮機上使用。雖然使用側(cè)水溫能夠滿足集中供暖的水溫要求，但對熱源的溫度要求很高，以GBT25861-2010水源高溫熱泵的工況要求為例，在使用側(cè)70℃出水的條件下，熱源溫度在28℃～48℃變化。顯然這種熱源溫度不適合以地埋管為工況條件的熱泵系統(tǒng)。

3.現(xiàn)有的雙級壓縮式熱泵技術(shù)特點：使用雙級壓縮技術(shù)，能夠滿足較低的熱源溫度，很高的使用側(cè)水溫的地埋管式地源熱泵的技術(shù)要求；但現(xiàn)有的雙級熱泵應(yīng)用壓縮機價格昂貴，并且制熱量較小，機組成本較高。

4.現(xiàn)有的噴氣增焓熱泵技術(shù)特點：類似于螺桿壓縮機的經(jīng)濟器系統(tǒng)，在較低熱源溫度時，通過提高系統(tǒng)過冷度來加大熱泵制熱量，提升熱泵效率。但由于壓縮機制冷劑流量有一部分分給了過冷器使用，使蒸發(fā)器的制冷劑流量降低，因此熱泵制熱量提升能力受限。同時受限于熱泵壓縮機的規(guī)格容量和運行范圍，雖然使用側(cè)能有較高的水溫，但還是達不到集中供暖的水溫要求。

5.現(xiàn)有的復疊式熱泵技術(shù)特點：適用于低溫空氣源熱泵熱水技術(shù)，極低的蒸發(fā)溫度和極高的冷凝溫度，使得系統(tǒng)壓比極高，排氣溫度也很高；因此利用復迭式熱泵技術(shù)能很好的解決這一問題；但地埋管工況條件下的高溫熱泵應(yīng)用的額定工況點在地埋管出水零度、即蒸發(fā)器回水溫度0℃下的應(yīng)用，此時的蒸發(fā)溫度在-8℃，單級壓縮的能效大于復迭系統(tǒng)的能效；因此復疊式系統(tǒng)對于在地埋管工況條件下的高溫地源熱泵并不適合。