《超低环温空气源热泵的研发及应用》

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研究目的:中国北方地区冬季持续时间长,且气温普遍偏低,大量偏远建筑无法接入市政集中供暖管网,大都采用分散供暖的方式,分散供暖的热源主要有燃煤燃油锅炉供暖、电加热供暖等,但是燃煤燃油小型锅炉热源效率低、污染物控制难度大,电加热效率低,成本高。近年来,一些新型供暖制冷技术如地源热泵、太阳能集热器、空气源热泵等逐步得到了应用,但是地源热泵受地质条件的限制,可能引起岩土热失衡;太阳能集热器受气候条件的制约,需辅助热源;传统空气源热泵使用温度范围-10~40℃,在北方寒冷地区冬季温度低于-10℃的环境下,制热量很低。研发可在超低环温条件下高效制热的超低环温空气源热泵,解决北方寒冷地区燃煤燃油锅炉替代热源难题,同时对缓解能源压力、环境污染尤其是日益严重的大气污染具有重要意义。主要技术创新:国内低环温空气源热泵执行GB/T25127.1-2010《低环境温度空气源热泵(冷水)机组》,其名义制热工况规定的制热环境温度为-12℃,不能满足高寒地区的供暖要求,适合超低环温(-30℃)下高效制热的空气源热泵国内外鲜见,国内亦未出台相关技术标准。该单位研制的超低环温空气源热泵经业界权威机构检测,满足GB/T25127.1-2010《低环境温度空气源热泵(冷水)机组》要求,同时在环境温度-25℃时,热水进/出水温度40℃/45℃,制热能效比COP大于2,在环境温度-30℃时仍可高效制热,技术国内领先。产品在以下方面有突出创新:选用高压比压缩机,其允许的最低蒸发温度达到-45℃,可满足冬季超低环温(-30℃)条件下高效制热;选用新型混合制冷剂,单位容积制冷量大;在进行超低环温制热时,应用高效热回收技术回收压缩机余热;翅片换热器的换热面积和风机的风量兼顾冬季超低温制热和夏季制冷;系统采用制冷剂反向除霜。成果产生的价值:该项目成功研制了超低环温空气源热泵机组,可在-30℃环境温度下高效制热,在低温热泵领域取得重大技术突破,相比现有低环温空气源热泵国标要求,性能大幅提升。解决了冬季极寒地区燃煤燃油锅炉替代热源难题,填补了国内超低环境温度供暖用空气源热泵的空白,对促进低环温空气源热泵产品标准升级、推动行业科技进步具有积极作用。已成功应用于国家重点建设项目青藏铁路、兰新铁路,以及华北、西北、东北等严寒地区,性能稳定、安全可靠、节能环保效益明显,在各地、各行业燃煤燃油锅炉节能改造项目中应用潜力巨大。

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