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熱泵技術作為重要的節能減排技術,市場前景十分廣闊。越來越多的國家及政府企業意識到熱泵可以帶來的節能及環保效益,市場數據也說明了未來發展趨勢良好。而今,由于可再生能源作為低位熱源使熱泵系統受其變化影響較大,根據各個國家及地區的實際情況不同,采用復合熱泵技術可以實現更好的節能環保效果。也正因為如此,各個國家及地區由于實際情況不同,關注的地源熱泵技術也不同,從換熱器、熱泵機組到系統控制優化等各方面都有研究。值得一提的是,各種熱泵形式在不同建筑中應用及優化研究也是熱泵技術應用研究重點之一。

在“2011全國熱泵年會暨技術創新與行業發展高層論壇”上,全國暖通空調學會理事長徐偉先生為大家介紹了第十屆IEA熱泵會議的情況,并就IEA會議進行了分析和總結,以“國際熱泵技術發展”做了主題演講。

據介紹,IEA熱泵會議是世界頂級的熱泵會議,會議以技術交流為主,涵蓋了行業學術、企業、管理、工程等各方面內容。相關數據顯示,第十屆IEA熱泵會議歐洲及日本地區對熱泵技術研究仍然較多。在文章收錄方面,較上屆會議收錄總數提高了16%,這無疑表明了近年來熱泵研究十分活躍。在談及第十屆IEA熱泵會議的文章收錄情況時,徐偉指出,“國內論文在技術方面主要涉及技術發展、地源熱泵、熱泵應用三個領域,收錄文章篇數位居第二,涉及最多的是系統和器件,其次是地源熱泵,再次是空氣源熱泵。可以說,我國近年來的熱泵研究工作不斷展開,并呈上升趨勢。”

近年來,各國熱泵裝機量均處于上升趨勢。熱泵銷售及裝機量的上升,是與當前各國能源價格及溫室氣體的減排壓力相關的。在數量提升的同時,各國對熱泵機組能效的提升研究也在不斷加強。在此次年會上,徐偉就各國熱泵方面的政策和市場發展趨勢進行了具體的分析,詳細解讀了熱泵技術及應用的情況。

徐偉在分析中指出,加拿大這種高緯度的寒冷地區,地源熱泵占了相當一部分比例。

因此,地源熱泵技術的研究就顯得尤為重要了。通過對應用于獨棟住宅中的地源熱泵進行研究,結果表明,理論計算COP與實際測試SCOP是存在差距的,實測COP比理論計算低15%左右。加拿大還就多倫多地區的31個項目現場進行了熱響應實驗,得到了整個多倫多地區熱物性的變化范圍,同時還證明了地下水可以提高換熱系數并降低熱阻。由此可見,無論是在技術方面的發展還是市場方面的發展都取得了一定的成績。

本次年會上,徐偉院長對瑞典地源熱泵行業的發展情況做出了分析。他指出,瑞典的熱泵技術更是處于北歐的領先水平。熱泵委員會秘書處就掛在瑞典國家測試研究院。與我國不同的是,他們的熱泵分類方式,并非按空氣源和地源分類,而是跟熱泵機組的方式有關,且瑞典是不做回填的。徐偉報告中還指出,技術研究方面,瑞典針對垂直地埋管換熱器的數據及新型換熱器、地源熱泵系統的系統運行系數SPF、地源熱泵系統在不同類型建筑中的應用、新型制冷劑在熱泵中的應用、熱泵在低能耗建筑中的應用及熱泵系統評價性能系數等方面開展了深入的研究。

徐偉在報告中重點提到了作為2011年熱泵會議舉辦國的日本。在熱泵技術上日本處于世界領先水平,技術研究上也有著突出成果。據資料顯示,RAC的收益值從1997年的3.5到2010年的6.8,增長速度驚人。徐偉就日本熱泵技術方面也做了介紹,他說,日本針對地源熱泵系統與太陽能、空氣源及蓄能罐聯合運行進行了研究。在基于實際運行數據對樁基短期蓄能地源熱泵系統進行的研究中,結果顯示,日間供冷與夜間供生活熱水的運行模式可使地源熱泵系統取得更好的效率。而對采用地下含水層蓄能的地下水源熱泵進行研究,通過測試結果對由于地源熱泵系統運行以來的土壤溫度場改變進行評估。多源熱泵系統方面,將太陽能、土壤能和空氣源等多種方式連接起來作為熱泵的低位熱源,與傳統熱泵相比可減少電力消耗夏季最大44%,冬季39%。在選擇制冷劑代替方案方面,發達國家及發展中國家,要根據不同地區和不同應用條件,選取不同的制冷劑替代方案。在分析改變制冷劑流量熱泵系統理論及實踐應用研究問題時,徐偉表示,采用減少改變制冷劑流量系統能耗的算法可以使系統具有較高COP。日本還在垂直地埋管換熱器的數據及新型換熱器、復合熱泵系統、新型制冷劑在熱泵中應用、吸收式熱泵、熱泵在工業中的應用以及熱泵系統評價性能系數幾個方面的研究中取得了顯著的成果。

徐偉分析我國的發展情況時說,在不同的建筑中運用地源熱泵系統時,基于概率的理論,對TRT測試結果進行了統計分析,該方法提高了結果的可靠性,可以提供更有效的設計指導。模擬土壤導熱系數、地下水滲流速度、垂直鉆孔參數及運行策略對地源熱泵換熱量的影響。

通過研究得出各因素與其之間線性及非線性關系,以簡化設計是很必要的。

談及復合熱泵系統的研究,徐偉說,以北京地區別墅建筑為例,模擬地源熱泵與太陽能復合系統,模擬結果顯示,當地埋管換熱器不足時,復合系統可以明顯改善系統性能。而后,徐偉還就江水源熱泵實測的研究做了分析,分析指出,在重慶地區江水源熱泵COP不低于3.0,輸送能耗低于39%,具有較好的節能特性。熱泵系統評價性能系數方面,他告訴大家,住宅中應用熱泵系統的長期運行和性能監測,目標是通過長期測試得到熱泵系統全生命周期內的可靠性、穩定性及SPF特性變化特點。

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