吸收式热泵区域供热最大供热范围与节能判据研究

王咚

天津市热电有限公司

吸收式热泵区域供热最大供热范围与节能判据研究

王咚

天津市热电有限公司

通过溴化锂吸收式热泵系统供热PEHR的控制标准，结合上建筑节能设计标准中的耗电数据标准和一次能源消耗率散热率数据的标准，综合得出吸收式热泵区域供热的最大供热范围。在此基础上推导出热泵机制热系数的计算公式。有实验数据表明，在吸收式热泵制热系数值不变时，PEHR控制值与供热范围成正比。制热系数的最小值与锅炉制热效率成正比，同时与供热范围保持同增同减的关系。综上得出吸收式热泵供热系统的设备规模的大小影响能源的消耗。

最大供热范围；吸收式热泵；区域供热；节能

伴随着吸收式热泵系统建立技术的不断发展完善，和工业企业对于溴化锂吸收式热泵系统的需求量的增加，环境污染也随之严重，能源消耗日益严重，在一次能源的节约高效利用和二次能源多次利用的要求标准的情况下，溴化锂吸收式热泵系统的改善也是众望所归。

1.吸收式热泵区域供热系统工作原理

吸收式热泵以溴化锂的化学反应为主要工作原理，其中高温水、燃油燃气、蒸汽为原料，制冷剂为天然水，吸收液是溴化锂溶液本身。吸收式热泵机的组成包括吸收、发生、冷凝、蒸发四个过程。溴化锂自吸收器流出，经过发生器和转换器温度升高，沸腾蒸发，水分挥发，溴化锂的浓度增大，蒸汽进入冷凝器，变为冷凝水，冷凝水泵压力增大，流至U型蒸发器。喷淋式换热器的使用，解决了蒸发量少于喷淋量的问题，在低温水的热量被吸收以后就蒸发为低压蒸汽，挡液板中混杂的溶液与水蒸汽进入溴化锂溶液中，此时溴化锂溶液的浓度变低，进而在可以进入吸收器，变为浓溶液，以此循环。

在此过程中，蒸发使热能能够通过低温和高温之间的转换得到循环充分高效利用。达到机械适用标准后再恢复到起始温度。溴化锂吸收式热泵的工作原理如图。

2.吸收式热泵供热系统节能原则

溴化锂吸收式热泵和单效吸收式制冷机的原理相似。在发生器中的热量输入值与蒸发器中吸收热量值的总和是反应中总热量，在此情况下，制热系数保持大于一的状态，热力系数小于一并接近一。这样能源消耗量也将减少，达到节能效果。采用高温水和水蒸汽等二次能源的同时也可以考虑工业生产中其它废油气废烟气，以及废蒸汽的二次利用，达到节能环保的目的。

（1）遵循能源高效利用性。量取同样热量温度的水，通过锅炉和吸收式热泵的利用率有很大差别。二者的制热量是一样的，然而第一类溴化锂吸收式热泵的COP较燃气锅炉高，其中二者以一为界限划分。对于燃料的消耗量，溴化锂吸收式热泵的燃料消耗较低，经研究发现二者相结合使用，燃料的使用率将提高一倍。

（2）高温水的温差范围。在热泵中高温水的温度范围最大可达到55℃的温差，低温温差可在20℃左右。同侧温差不超过10℃。

（3）热泵机的容量要求。螺杆式泵机组是热泵的主要组成。螺旋式泵机在中国市场很实用，符合企业用机要求。其中双机头容量不超过2MW，热泵单击装最大容量为32MW。

（4）溴化锂的高效环保。吸收式热泵以溴化锂和水为原料，不会对大气层，臭氧层造成损害。

（5）能源消耗标准。对于能源的利用消耗，国家有明确的标准并加以控制，其中HER（指高温水循环泵的电能消耗与输热比）仅仅对于水泵的能耗进行估算比较，并没有考虑到供热源的消耗。燃料锅炉的供热能耗公式中，一次能源煤的使用率为32%左右，但是如果电力的传送在接近百分百的情况下，则一次能源输送到用户的效率达不到50%，在国家燃料使用规定中，锅炉燃烧，二类煤的利用率接近78%，三类煤为82%。

（6）吸收式热泵区域系统的合理范围。在吸收式热泵的使用中，一次能源的使用占主要地位，但是热泵系统中一次能源的使用与整个系统能源消耗的总热量的比例值越小，表明一次能源的利用率越高，消耗越少，PEHR的增大作用范围也将随之扩大，但是要适当控制规模大小。

3.节能策略

溴化锂吸收式热泵的高效率的使用是由泵机和热交换机的组合使用实现的，提高吸收器中溴化锂溶液的吸收率，增大相邻管道的温差，在冷凝过程中实现水蒸汽与溴化锂的有效结合，从而使得新生成的溴化锂溶液的浓度接近标准浓度，利用发生器中流出的稀浓度的溴化锂溶液换热，增强一级管网中高温水中热量的使用率，在热泵中热源驱动量与最后溶液余温热量的比例关系，提高了溴化锂溶液的温度，使最终溴化锂溶液的温度更接近起始浓度，提高了热泵中热量的转化率。

4.结论

溴化锂吸收式热泵的使用相对于燃料锅炉型的供热系统而言，热泵中管网的供热性提高，由于企业与个体户对热量的需求量的增长，吸收式热泵减轻了供热负荷。吸收式热泵的供热成本远远低于燃料锅炉单面积的供热成本，这样可以节省资金。溴化锂吸收式热泵中吸收器，换热泵的保养管理与控制都采用简便的方法，延长热泵系统的使用寿命，减少能源的消耗，实现吸收式热泵区域系统的能源使用率。企业因此可以做到放心使用，做到吸收式热泵的高效推广使用。在相同热量的情况下，热泵的供热范围的大小对于其本身的装置COP最小值有数据化要求，其中具体指出作用范围小有利于增强能源的利用率，达到热泵的使用要求。在整个热泵系统中，吸收器、发生器、冷凝器等使用充分实现了能源的二次回收，提高了能源的利用率，对于工厂中废气废烟废油的重新利用，降低热量的散失。然而对于能源的部分散失，通过吸收式热泵系统装置也可以将余热规划到二氧化碳的节能减排的工作中，在二氧化碳利用中，它的节能环保性更大，并且符合国家节能标准，同时得到国家的补偿金。热泵的高效使用在现如今也将得到大力的发展推广，溴化锂在热泵系统中的循环高效利用，保证一次能源的高效性，实现了节能减排的目标。

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