吸收式热泵节能的研究
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【摘 要】现如今，由于能源的过度消耗引起的能源危机，使得节能减耗已成为社会发展的一大主题，而吸收式热泵作为一项国际一流的节能技术，其在节约和充分利用能源方面有着显著地作用，具有很高的推广性。本文主要是围绕吸收式热泵的节能方法来进行研究，其间还介绍的吸收式热泵的原理与特点，更是指出了当前吸收式热泵系统所存在的问题，以及提出的相应的解决方法，从而表明了当前吸收式热泵巨大的发展前景。
【关键词】吸收式热泵；节能技术；发展状况
一、吸收式热泵的简介
吸收式热泵是以热能为补偿实现从低温向高温输送热量的设备。吸收式热泵有两种类型，一种是输出热的温度低于驱动热源的第一类热泵和输出热的温度高于驱动热源的第二类热泵。
吸收式热泵的原理与吸收式制冷机的原理一样，都是在发生器中充有溴化锂溶液，由于水的沸点较低，当加热时，水便从溴化锂溶液中蒸发出来。蒸发出来的水蒸气进入到冷凝器中冷凝成水，经节流阀在蒸发器中蒸发。带走箱内的热量，蒸发出的水气又被吸收器中的溴化锂溶液吸收，放出热量，在通过溶液泵提升到发生器中加热蒸发，就这样不断循环，实现制冷循环。
吸收式热泵既有吸收式制冷机组的优点，有含有热泵的优点，其优点如下：
（1）安全，机组在真空下运行，无高压爆炸危险，安全可靠；
（2）可靠，机组运动部件少，运转安静，可靠性高，使用寿命长。
（3）可调，负荷范围广，对外界条件变化的适应性强。
（4）节地：单机负荷大，有利于减少机组台数，减少机房占地。
（5）一机多用：可实现夏季制冷，冬季采暖，同时提供生活热水。
（6）节约能源，可利用低品位余热，热能驱动，节约电耗。
虽然吸收式热泵的优势很明显，但它也有些许缺点，它的热力系数较低，一般为0.4～2，制取冷量的效率不高；且设备比压缩热泵循环庞大，灵活性较小，难以实现空冷化。
虽然有些许缺点，但吸收式热泵在节能方面的前景还是巨大的。
二、吸收式热泵的节能
吸收式热泵的节能可以从三个方面来进行论述：
1.能源利用的节能研究
吸收式热泵，通过利用各种热能来驱动制冷剂在蒸发器与冷凝器之间的循环流动，来代替压缩机的作用，这样可以节省大量的电能，这样用低品位能来代替高品能，这样可以节省由高品位能转化为低品味过程中的能量浪费；而且吸收式热泵利用的是工业废热或者余热，这样可以使得能源回收利用，也可已可以将夏天的余热积蓄起来到冬天在利用，可以实现能源的季节性转移。
2.吸收式热泵热源的节能研究
通过对低温热源进出口温度、热水温度和驱动热源温度等热源的控制，从而来影响热泵机组的运行性能，从而提高热泵的效率，节约能源。
由于低温热源温度升高，会使其本身与制冷剂蒸汽的传热温差增大，蒸发器内的传热效率提高，从低温热源吸收的热量增加，而与此同时蒸发温度升高，蒸发器内的压力增大，这有利于吸收器内的溶液吸收制冷剂蒸汽，使吸收效果增强，从而提高吸收式热泵系统的COP值；随着热水温度的降低，吸收器和冷凝器内的温度降低，吸收器内的压力下降，吸收效果变好，使得从低温热源吸收的热量增加，COP值升高，当热水温度升高，冷凝器的温度和压力的升高，低温发生器的压力也升高，使得低温发生器产生制冷剂蒸汽所需的温度升高，而当从高温发生器过来的制冷剂蒸汽无法释放变相潜热式，低温发生器产生的制冷剂蒸汽会大大减少，影响整个热泵系统的性能，降低COP值；由于驱动热源温度的升高导致发生器产生更多的温度更高的制冷器蒸汽，低温发生器产生的制冷剂蒸汽增加，更多的制冷剂变成冷剂水，这样从低温热源中吸收的热量也增加了，使得热泵系统的COP值升高。
3.自动化管理的节能研究
通过对热泵系统设置自动控制系统，使得系统的运行安全可靠，不需人值守操作，从而节省运行费用和人力成本；而且能够将系统模块化设计，安装维修方便，大大节省施工时间，节省安装费用。
自动化管理，在房间内设置传感器，通过检测房间中的温湿度，转换信号后传送到计算机后，与系统设定的参数值进行对比后，通过控制器来调节执行器，改变热泵系统的运行方式，从而保持室内良好的热湿环境，这样不仅能节省人力成本也能更精确地控制室内温度，从而避免了应为人为因素导致的能量浪费。
三、当前存在的问题与解决办法
虽然吸收式热泵在节能方面有着巨大的前景，发展状况良好，但在实际运行过程中还是存在许多问题。
1.首先是，热泵系统的机组受到溶液高温腐蚀性问题的限制。LiBr-H2O溶液作为吸收循环当前最常用的工质对，是因为其具有优秀的物理化学性质，溴化锂与水的沸点差别很大，纯度也高，作为制冷剂的水价廉、气化潜热大、无毒、无味安全性能好，而且溶液的吸水性能强。但是溴化锂溶液就有腐蚀性，在有氧情况下对金属的腐蚀非常严重，因此对于材料的选用有严格的要求。
因此为了弥补以上不足，必须要研制出高效的防腐剂，如添加ZnCl2、CaCl2、LiCl、ZnBr2、C2H6O2等等，或者也可以另外寻找合适的工质对，如LiCl-H2O、NaOH-H2O以及四元、五元工质的开发。新工质虽然克服了传统工质性能上的一些缺点，但在不同程度上削弱了传统工质在化学物理性质上的优势。
2.其次，目前吸收式热泵的成本较高，由于吸收式热泵的各个设备都是单独生产然后再分别组装在一起，这样使得热泵的生产和使用的规模经济比较大，没有能实现各个区域的规模化。
热泵的规模化是指将热泵机组中的各个设备将之组合成几个模块，使其模块的规模大小达到了一定的标准，从而实现规模化生产，这样能大大节省生产时间。例如将吸收式热泵机组分成两块，一块是蒸发器、冷凝器和膨胀阀，另一块是吸收器、发生器和溶液泵，将他们组合成两个模块进行生产这样就可以大大节省单独生产再组合在一起的时间。
3.最后，就是吸收式热泵中的非正常结霜的问题。这其中有包括三种现象：
（1）室外环境温度大于0℃，开机不久，整个换热器上散热片表面凝露水就会凝结成薄霜，很快霜越结越厚。室内机制热效果差，且呈现化霜频繁现象。该故障一般是室外换热器上散热片表面脏堵、室外风机系统故障或室外换热器进、出风口有阻挡物造成。 解决方法：室外换热器清洗、检查风机系统或排除进、出风口的阻挡物。
（2）室外环境温度大于0℃，开机不久，室外侧换热器底部结霜很厚，换热器大部分未有凝露水，随时间推延结霜，由下至上结霜在延伸；室内风机始终处于防冷风低速运行；空调器频繁化霜。该故障一般是系统缺制冷剂。 解决方法：先查系统泄漏点修复、加制冷剂。
四、结语
总之，吸收式热泵在当前的发展过程中，还是朝着良性的方向在前进，而热泵技术的推广主要是依赖于技术的改进以及这些设备的经济效益，为了能早日普及吸收式热泵，我们要早日研发出既与设备完全匹配，有具有完美的物理化学性质的工质，我们也要尽力的解决当前出现的问题，更要及时的发现问题并解决问题。
参考文献：
[1]彦启森 石文星 田长青.空气调节用制冷技术 中国建筑工业出版社，2010.7
[2]龙惟定 武涌.建筑节能技术 中国建筑工业出版社，2011.8
作者简介：
李传宗（1992-），男，汉，湖北省武汉市蔡甸区，郑州大学，土木工程学院，大学本科，建筑环境与设备工程。
王艳军（1991-），男，汉，山西省吕梁市柳林县，郑州大学，土木工程学院，大学本科，建筑环境与设备工程。