高温热泵原理和市场应用领域分析

高温水源热泵是一种泵，该类热泵的蒸发器侧进水温度极限为20度（蒸发器20度进水则换热后蒸发器出水温度16度，按过热度4度考虑则蒸发温度12度），冷凝器制热出水温度极限为55度（制冷剂冷凝温度60度下也就能提供55度的制热出水）

摘要：高温水源热泵，一般是指可以直接回收利用20~55度的低品位余（废）热资源，制出65~95度热水的热泵机组。

高温水源热泵，是相对于普水源热泵或者常温水源热泵而言的。

普通水源热泵一般采用R22制冷剂，因此该类热泵受到压缩机性能的限制，蒸发温度不能高于12度，冷凝温度不能高于60度。

高温水源热泵一般是指出水温度制热可以达到85度的热泵。

日本在1980年代开展了超级热泵计划，开发了4类热泵，其中有蒸发器进水45度，制热出水温度达到85的中高温热泵；和利用80度余热水制热产出150度蒸汽的高温热泵。

欧洲则是采用改进离心压缩机性能的技术路线，开发了离心压缩机高温热泵，R134a制冷剂，三级离心压缩方式，可以制出85度热水。
高温热泵原理和市场应用领域分析!

我国2002年在北京市科委支持下由北京清源世纪科技有限公司，与清华大学热能工程系合作研发出了具有自主知识产权的高温热泵，在蒸发器进水45度下，冷凝器制热出水温度可以达到95度，于2003年3月通过了北京市科委的科技成果鉴定，和国家空调设备监督检验中心的产品检测，2005年列入了国家火炬计划项目，获得了北京市科学技术奖二等奖，北京市自主创新产品等荣誉。

高温水源热泵的出现，极大的拓展了热泵的应用领域，可以直接回收利用20~55度的低品位余（废）热资源，制出65~95度热水，用于供暖，原油加热，工业保温，生产用热等领域，替代燃油，燃气，燃煤锅炉，可以节省大量的一次能源，具有非常好的节能、环保效益。

关联知识

热泵：通过做功把热量从低温物体转移到高温物体中的设备，如空调也可以认为是热泵，它在制冷时就是把热量从25度或以下低温的房间内，转移到了30度或以上高温的室外空气中。

热泵按照热源形式分为：以空气作为热源的空气源热泵，如家用空调，热泵热水器。以水为热源的水源热泵，如以温度20度以下的地下水，土壤为热源，制热出水温度40~55度的普通（常温）水源热泵，以温度30度以上的地热尾水、工业废热水、中央空调废热，油田污水等为热源，制热出水温度65~95度的高温水源热泵。

热泵按照工作原理分为：吸收式热泵，电动压缩式热泵

电动压缩式热泵按照压缩机类型分为：涡旋压缩机热泵（制热量10~50KW）；活塞压缩机热泵（制热量50~600KW）；螺杆压缩机热泵（制热量100~4000KW）；离心压缩机热泵（制热量2000~10000KW）

工作原理

（1）压缩过程：低温低压的制冷剂气体被压缩机压缩成高温高压的气体。此时压缩机所做的功转化成制冷剂气体的内能，使之温度升高、压力增高，热力学上称为绝热过程。

（2）冷凝过程：从压缩机出来的高温高压的制冷剂气体，流经冷凝器，利用风或水不断的向外界放热，凝结成了中温高压制冷剂液体。液化时制冷剂温度降低但压力不变，在热力学上称之为等压过程。

（3）节流过程：从冷凝器出来的中温高压的制冷剂液体，经过节流装置的节流，变成了低温低压制冷剂液体。在热力学上则称为等焓过程。

（4）蒸发过程：从过节流装置出来的低温低压的制冷剂液体，流经蒸发器,用风或水不断的向室内吸热，蒸发成了低温低压的制冷剂气体。吸收的热量变成了制冷剂的潜热，虽然温度上升不大，但内能增加很多。由于压力变化不大，在热力学上称为等压过程。

技术要求

相对于输出温度60℃以下的空气源热泵技术，高温热泵在不改变设备运行环境的情况下，热泵供热温度达到60℃以上，并保持较高的运行效率和稳定的运行状态，一般需要解决以下几个关键技术问题。

1.压缩机的选择：热泵设备常用的压缩机类型主要是螺杆压缩机、全封闭涡旋压缩机与半封闭活塞压缩机等，经过对不同类型压缩机工作特性进行比较研究，高温空气源热泵设备一般选用全封闭涡旋压缩机。

2.工质的选择：为保证高温热泵设备在稳定的可允许的工作压力下运用，采用特殊的制冷剂为工质，换热效率高并对环境无污染，对臭氧层无破坏作用。

3.氟路系统控制的优化：保证整体机组的长时间高温稳定运行和使用寿命，并根据环境温度和蒸发温度，自动调节高温空气热泵设备运行工作状态和调件。

特点

高温热水机

安全环保，采用间接加热方式，水电隔离，多种保护措施，无安全隐患。专利型换热技术，一体式设计，机组运行更稳定。

机组采用进口品牌高温专用压缩机，特殊工艺和特种冷媒，使得压缩机在保持良好工作状态的条件下产生75℃-85℃热水。温制热工况下COP值可大于2.5以上，为工业用热水提供了良好的节能效果。

具有断电自动记忆功能，来电后自动启动机组运行，无需专人开关机。

工程安装简单，不受环境限制，无需另设机房，运行及维护成本低廉。

高温热风机

安全环保，采用间接加热方式，水电隔离，多种保护措施，无安全隐患。

专利型换热技术，一体式设计，机组运行更稳定。配有高精密的控制仪

机组采用进口品牌高温专用压缩机，特殊工艺和特种冷媒，使得压缩机在保持良好工作状态的条件下产生75℃-85℃热热风。

具有断电自动记忆功能，来电后自动启动机组运行，无需专人开关机。

工程安装简单，不受环境限制，无需另设机房，运行及维护成本低廉。

关键技术

谷轮ZW压缩机

独特设计浮动密封—专门设计适应高压缩比；定涡旋盘及动态排气阀—专门设计适应高压差；EVI—控制安全排气温度；

热器

A.结构紧凑，高效率：

S&C壳管换热器,其换热面积是光管的3.7倍，管外肋片以及管内里脊能引起冷媒及冷却水的强烈紊流，因此传热效率大大提高。

B.逆流布置：

冷却水回路和冷媒回路逆流布置，可保证出口冷媒过冷度，相应提高系统效率；

C.适应较大的进出水温差：

减少冷凝水循环量，相应缩小冷凝水水管尺寸和循环泵规格；水侧的较低压降降低了泵功率以及运行费用；

D.可冷冻清洗：

螺旋盘管，使水流通畅，便于实施冷冻清洗；冷冻清洗可缩短停机时间，并避免了化学药剂的使用；

E.制冷剂回路与壳体间隙小：

不会造成润滑油滞留，可保证回油；F.水路盘管无内部接头：

降低了泄露因素，5MPa压力测试，保证换热器安全稳定运行。

控制系统

喷汽增焓的电子膨胀阀控制技术；极限排气温度控制技术；主回路电子膨胀阀过热度控制技术；水温跟随环温运行控制技术。

选择高温热泵要注意以下几点：

1.热水需求

要了解自己的需求，需要多少度的热水。高温热泵最高能出85℃的热水,但一般情况下也能维持65℃热水。

2.能效比

看你所选择的高温热泵的能效比。据了解，目前高温热泵做的最好的能效比大概3.6左右。

3.环境温度

需要考虑机组所在地域的环境温度。如机组需要长年制取高温热泵热水时，需要和供应厂家特别说明。