《采用R32替代R22在小型商用空气源冷水/热泵中的应用》

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随着经济的发展和人民生活水平的提高,建筑用能问题日益突出.据统计,05年北京市建筑能耗占北京市能源需求总量的33.2%,其中采暖与空调的能耗占建筑耗能的60%以上,建筑节能已成为节能领域的关键问题之一.中国的能源结构主要以煤为主,燃煤取暖污染严重.为此,自2004年,北京市政府开始推行煤改气、煤改电工程,但依然存在一次能源利用率低的问题.经过多年的发展,热泵技术已经被公认为是实现自然能源梯级利用,最为有效的节能途径.针对北京缺水少地的自然资源条件,空气源热泵是最佳选择.但是,在北京这种寒冷地区应用空气源热泵必须解决冬季低温环境下制热量小、制热效率低、长期运行可靠性差等问题.因此,研究低环境温度下应用的空气源热泵机组成为该项目的出发点之一.另一方面,2007年9月《蒙特利尔议定书》第19次缔约国大会通过了加速淘汰HCFC类物质的决议案.意味着中国广泛使用的HCFC-22将被提前淘汰.按照决议,要求将HCFC物质的消费量与生产量分别选择2009与2010年的平均水平作基准线;在2013年冻结,到2015年削减10%;到2020年削减35%;到2025年削减67.5%;直到2030-2040年允许有年平均2.5%数量供维修用.该决议将HCFC物质的淘汰计划提前了十年,这给课题组HCFC物质淘汰工作带来了巨大的挑战.因此,替代技术的研究与应用变成了面临全行业的课题.低温空气源热泵供暖作为一种基于电能的可再生能源高效利用方式之一,是高效节能的新能源方式.它采用热泵技术,通过消耗部分电能,可从大气中抽取与提升大量的低品位热能到高品位热源实现供暖.随着技术的进步与发展,其供热能效比可以达到2.0~3.4.即输入1kW电能,可以从低温空气中提取1.0~2.4kW的热量,实现2.0~3.4kW的供热量.低温空气源技术具有节能、节水、节地、节材的显著特点,其作为一种节能、环保的利用可再生能源的技术已经被市场所认可.根据国家发展可再生能源、新能源的政策,这种基于电能的可再生能源供暖(供冷)方式将是变革北方地区传统供暖方式,推动可再生能源在建筑供暖与供冷工程中应用的主流途径.产品性能严格参考国家标准GB25127.1/2的要求,制冷量小于50kW的产品制冷EER不小于2.4;名义制热(环境温度-12℃)COP不低于2.1;制冷量50kW以上产品,制冷EER不小于2.6,名义制热COP不低于2.3;于2012年通过了国家压缩机制冷设备质量监督检验中心的检测.机组在-18摄氏度至43摄氏度间运行稳定,各项指标均达到国家节能产品标准.该项目技术水平处于国内首创.首先,HFC-32作为单一组分制冷剂,尚未在全球范围内进行商业应用.公司采用HFC-32在小型商用空气源热泵产品上应用项目,已获得联合国UNEP臭氧保护秘书处和多边基金执委会批准,属于全球范围内第一家商业化应用的项目,示范项目获批足以证明该项技术处于国内首创.其次,低温空气源热泵技术作为扩展空气源热泵的应用范围,提高空气源热泵低温适应性和可靠性,是中国北方地区代煤供暖、充分利用自然能源的有效途径,也是中国行业内专家、学者、企业共同面对的热点课题.低温空气源热泵技术作为空气源热泵技术水平的最高代表,尚无法被多数企业拥有.对于HFC-32,其ODP=0,GWP=675,考虑当量充注量后减排率为77.6%,完全符合减排形势的要求.在热工性能方面,采用HFC-32代替HCFC-22可以实现较R410A更好的性能,效率高.在安全性方面,与比较热门的HCFC-22替代物R290/R161/R1234yf相比,HFC-32的燃烧下限值是最低的,属于微燃、可控的制冷剂,具有较好的安全性.采用环保工质HFC-32替代HCFC-22后的在小型商用空气源冷水/热泵中的应用,由于在环保方面、安全性、热工性能等方面的优势使其具有良好的经济和社会效益.根据商用空气源热泵/冷水机组的发展预测,到2015年,所有194336台商用空气源热泵机组全部采用HFC-32,则可实现3498吨HCFC-22的淘汰量.同时,考虑小型水地源热泵系统、单元机系统与商用空气源热泵系统相似,具有相似的生产线和生产工艺,完全可以借鉴商用空气源热泵生产线的转换经验,将HFC-32替代技术在上述行业中推广,将形成更多的HCFC-22的淘汰量,环境效益显著,应用前景广阔.

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