吸收式热泵在城市供热中的重要性
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摘要：随着我国城市化水平的不停提升，建筑行业得到了较快的发展，居民的生活水平不停提升，采暖需求持续增加，所以新建建筑日益增加的采暖需求和热电厂的供热能力之间的矛盾日趋突出。 “节能减排”是中国在当前经济高速发展阶段必须要贯彻执行的基本政策，大力发展并推广高效节能新技术成为趋势。城市供热工作中的节能减排目标，与供热企业的稳步有序发展方向是一致的，两者相辅相成，把节能减排的理念贯穿于供热工作的每一环节，将会取得企业效益与社会效益的双赢。
Abstract: with the continuous improvement of the level of our country city, the construction industry has been rapid development, people's standard of living continues to improve, increasing demand for heating, so the new contradiction between the increasing demand of building heating and thermal power plant heat supply capacity is becoming more and more prominent. "Energy-saving emission reduction" is a basic policy of China must be carried out in the current rapid economic development stage, developing and popularizing new technology of high efficiency and energy saving become the trend. The target city heating in the work of energy-saving emission reduction, and steadily and orderly development direction of heating enterprises are consistent, both supplement each other, each link of energy-saving emission reduction philosophy throughout the heating work, will achieve a win-win enterprise benefit and social benefit.
Keywords: absorption heat pump heating energy saving city
中图分类号：TU995文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
我国的国情是人口基数大，人均资源占有率低，所以我国的生态环境保护工作比较紧迫。根据相关的数据显示，我国的资源有效利用率仅为百分之三四十，远远低于世界平均水平。为此，我国将节能减排纳入我国经济发展的规划之中，供热企业作为高耗能行业，其承受着巨大的压力和责任。在联合国气候大会上,中国要在2020年将二氧化碳排放量降低到当前的一半，所以供热企业必须加快自身节能减排的步伐，尽可能提高能源的利用效率，减低二氧化碳排放量。国家发改委在《节能中长期专项规划》中提出：节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是当前一项极为紧迫的任务。节能减排工作不只是供热企业经济效益的要求，也是其所承担的社会责任的要求。节能减排是当今世界经济发展的重要战略方针。如何提高现有供热企业的供热能力、降低运行成本已成当务之急。
城市的热源，我国60％以上的能源用于制造业，这与发达国家的工业能耗仅占 30％～40％有很大不同，制造业能源消耗主要是化工、钢铁、有色，水泥、各种窑炉这五大产业，上述5大高能耗产业的实际用能热效率在15％～45％之间，也就是55％～85％的能源最终是在某一温度下以余热的形式排掉，为了排热，还要大量用水，工业排热是工业耗水的主要原因之一，工业排热大多处在30～50℃温度水平，对室外温度在30℃左右的夏季，这些热量无任何价值，但对外温位于0℃以下的冬季，这些热量具有足够的品位如果这些热量的10％能够被收集来用于民用建筑采暖，则可以满足50％以上的北方城镇民用建筑采暖的热源。
热能是能源的主要形式之一，在各行各业中被广泛的应用。节约能源的途径就是减少热能的使用和余热（废热）的回收利用。而吸收式热泵则是有效利用工业余热来实现城市供热，可以对提高系统或过程的节能率发挥重要作用。
热泵的定义
热泵，如同用水泵把水从低处泵送到高处那样，采用热泵可以把热量从低温“泵送”到高温作为自然现象，正如水由高处流向低处一样，热量也总是从高温流向低温。但人类可以制造移高温，所以热泵实质上是一种热量提转装置。在我国（GB50115—1992）《暖通空调术语标准》中，对“热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”。
热泵本身需要消耗一部分高温热源的热量，在这部分热量的驱动下，把低温余热源中携带的热量加以提取并转移给中温热源，使中温热源的温度提高到可利用的状态。也就是说：整个热泵装置所消耗的热量仅是制热量的一部分，而另一部分制热量则是由低温余热源提供的。因此说，热泵是回收利用低温余热的有效装置，具有节约能源、保护环境的双重作用。
热泵的种类
热泵的种类很多，按不同的分类方法可分为以下类型：
按驱动原理可分为：电热泵和吸收式热泵。
按低温热源种类可分为：空气源热泵、水源热泵和地源热泵。
2.1电热泵定义
用电能驱动的热泵统称电热泵。
工质：电热泵常用的工质有氟利昂R22（近中期替代品R134a，远期R417A、1394A）、氨、CO2（机内压力提高）等。
吸收式热泵定义
吸收式热泵是一种机械装置，以高品位热能（蒸汽、热水、燃气）作推动力，回收低品位余热，形成可被工业和民用使用的热能，投入产出比一般在1.8-2.5之间，是典型的节能环保型技术。在热电、冶炼（钢铁、有色金属）、石化（石油、化工）、纺织等行业，利用25～60℃左右的低温余热水，通过少量高品位热能驱动，制取45～90℃中高温热水，供区域集中供热、工业再热加热、锅炉补水预热。
工质：主要有溴化锂水溶液或氨水溶液
溴化锂吸收式热泵：用溴化锂水溶液作工质的又称为溴化锂吸收式热泵，是由溴化锂-水组成的二元溶液，也叫工质对。与制冷机一样，其中溴化锂（LiBr）作吸收剂，水(H2O)作制冷剂。溴化锂无毒、无嗅，对大气臭氧层无破坏作用，耗臭氧潜能值ODP和使全球变暖潜能值GWP均为零。但溴化锂在有氧的条件下对铜和碳钢腐蚀严重，所以溴化锂溶液要求机组高真空，同时还要在溶液中添加缓蚀剂钼酸锂或铬酸锂等，以防机内锈蚀。
氨吸收式热泵：氨吸收式热泵是用氨水溶液作工质对。氨是一种最常见、易取得、廉价的无机化合物，分子量M=17.03；沸点-33.42℃；临界温度132.30℃；临界压力11.283MPa；自燃点651℃；熔点-77.75℃；其液相密度0.771kg/L。作为制冷剂（R717）应用于制冷空调工程中已有120多年的历史。氨的消耗臭氧潜能值ODP和使全球变暖潜能值GWP均为零。因此，氨是完全有利于环保、节能的一种很好的制冷剂。氨气泄漏浓度达不到5ppm时人感觉不到，人长时间暴露在浓度为6.25-25ppm的含氨空气中，对肺功能和呼吸道没有损害。氨气与空气混合体积比达到15-28％有可能发生爆燃。氨对铜及铜合金材料（磷青铜除外）腐蚀严重，对其它金属材料基本无腐蚀。氨吸收式热泵常用的缓蚀剂有氢氧化钾、重铬三钾等。
3 吸收热泵的工作原理
3.1 利用高温驱动热源（蒸汽、热水、燃烧热）在发生器中加热由溶液泵从吸收器输送来的浓度较低的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发分离出来。
3.2 制冷剂蒸汽进入冷凝器中，被中温热水（冷却水）冷凝成冷剂液体，冷凝热被带走。
3.3 制冷剂经节流进入压力很低的蒸发器中，吸收由余热带进来的热量而成为该蒸发压力下的制冷剂蒸汽。
3.4 在发生器中经发生过程剩余的浓度较高的溶液，经换热器降温后进入吸收器，吸收来自蒸发器的低压制冷剂蒸汽，并恢复到原来的浓度。
3.5 吸收过程是一个放热过程，也需要在吸收器中用中温热水（冷却介质）将其热量带走，才能保持溴化锂溶液的吸水能力。在吸收器中恢复了浓度的稀溶液又经溶液泵送入发生器中继续循环。
4 吸收式热泵的重要应用
在我国未被利用的余热资源，特别是低品位热源，遍布各行各业，通常不加利用就被随意排放，即造成能源浪费同时也污染了环境。资料显示，我国一次能源利用率为30％，也就是说发电厂中，只有30%热能用来发电，70%的热能被当做废热被排掉。这一数值比世界平均水平还要低3个百分点，无疑存在着巨大的能源浪费。据统计，我国各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17％－67％，其中的60％是可以通过技术手段加以回收利用的。
相比新能源开发，余热利用节能技术的推广具有经济性强、投资小、见效快、无二次污染等特点。余热，作为最绿色的能源，其价值正在被逐步挖掘。在国家相关政策的鼓励支持下，我国的余热利用市场前景将更加广阔，热泵因其显著的余热回收功能，将会发挥巨大作用，市场空间不可估量。
吸收式热泵在北方集中供热领域的多个方面都有重要应用，是实现供热系统形式产生革命性变化的关键设备，应得到更大的发展。在建筑供热中采用吸收式热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少温室效应气体CO2和其他燃烧产生的污染物的排放，是一种可持续发展的建筑节能新技术。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，供热已成为普通百姓的需求，并逐渐向农村和南方扩展，市场前景会很好。
参考文献：
1. 《热泵技术应用理论基础与实践》 马最良 等著，中国建筑工业出版社，2010.6
2. 《热泵技术手册》 陈东 主编，化学工业出版社，2012.9
3. 《热泵技术与应用》 张昌 主编，机械工业出版社，2008.8
4. 《城市供热工程》刘学来 主编，中国电力出版社，2009.8
5. 《城市供热模式优选及可持续发展研究》 赵玉甫 著，科学出版社，2008.8
6. 《暖通空调热泵技术》，姚杨 等主编，中国建筑工业出版社，2008.11
7．《低碳创新论》张坤民 等主编，人民邮电出版社，2012.10
8. 《供热工程》贺平 等主编，中国电力出版社，2009.8