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生活热水与热泵技术
摘要:生活热水供应是人民生活质量提高的必然。文章分析当前各种热水设备的热效率都是小于1的数,而惟有用热泵技术和热回收来解决对广大人民的热水供应,才是符合实施“循环经济”,达到社会可持续发展的要求。热泵热水机组是当前最为节能、环保、安全、可靠的制取生活热水的设备。文章介绍了当前有关空调余热,实施制冷和热水供应的两用机组的一些做法。文章着重分析了对于家用/商用中央空调系统中如何实现一机三用-夏季空调、冬季采暖、全年生活热水供应-的一些研发动向和不用化石燃料为辅助热源的真正三用一体机的设想。指出增大单机低温工况下的制热功率,以及应用高效的非化石燃料的辅助热源,是三用机组的关键。文章为合理利用空调和建筑余热,大力发展三用热泵热水系统作一个诠释。
关键词:生活热水热泵技术热水机组空调余热利用
1 生活热水是现代人生活的必需,节能环保是社会发展的根本
热水是每家每户必不可少的生活资源。过去在人们极不富裕的情况下,为了取得一点生活热水,甚至想洗一个热水澡,都是一种奢侈。过去,人们用柴火来烧热水,每天有几壶暖瓶的热水,就是一种幸福和享受。为了节省烧水的柴火,城里的人们,到“老虎灶”去“泡”水来用。过去艰苦的年代终于过去了,随着改革、开放,人民的生活有了极大的提高。城里每家每户都有了煤气供应,大大方便了烧热水。以后电热水器、燃气热水器大量进入寻常百姓家,每个家庭用热水有了保证。至于酒店、宾馆等等商业设施,自然必须有集中的热水供应。目前,就连学生宿舍、小区住宅,都纷纷安装上了中央热水系统,保证了人们对于热水的需求,洗脸洗澡,做饭洗菜等都用上了热水,使人们沐浴在一个“温暖、温馨”的天地里。
社会在进步,生活质量在不断提高。为了2020年我国进入进一步小康的社会,为了社会可持续发展,节能和环保这两大问题相当突出了。当前生活热水供应的耗能是很高的,椐统计,城市各类商业建筑生活热水的能耗约为其建筑总能耗的10-40%(其中,%;%;饭店31%;%);城市民用建筑生活热水能耗约为其建筑总能耗的20-30%。而建筑能耗约占整个社会总能耗的30%,这样折算下来,热水的能耗约为整个社会总能耗的3-4%,根据估算,为满足全国城镇居民生活热水供应(年人均耗用热水25-35升/日),一年约要耗用相当于1750亿到2450亿度电的能量。高能耗是常规热水技术无法克服的缺点。用柴火来烧热水,自然过于原始,也在破坏宝贵的森林资源。即使用煤气、燃油去制取热水,还面临一个对于矿物燃料资源的过度消耗(我国的人口占世界21%,%;%,我国石油的对外依赖度达到57%)和对环境污染的问题。
无论是家用或是中央热水系统,目前,极大多数所使用的热源是煤、煤气、燃油或电力,也有用蒸汽-水热交换器来产生热水,但蒸汽也是用煤或燃油、燃气来产生的。使用矿物燃料来产生热水,有一个投入/产出的问题,一般是投入的能量多,而产出的热量少一些。这就是热源设备的热效率。从下列表格可以看到各种燃料(热源)的低位发热量和热源设备的热效率。
表1 燃料低位发热量和热源设备的热效率
燃料或热源设备名称
单位
低位发热量(大卡)
热源设备热效率%
实际转化成热水的热量(大卡)
投入/产出的能量之比(能效比)%
煤(标煤)
城市煤气
天然气
液化石油气
0#柴油
电力
蒸汽()
(指汽-水换热器)
热泵热水机组
公斤
立方米
立方米
公斤
公斤
度
公斤
输入电量-度
7000
3800
8600
10500
10200
860
663
860
60
85
85
85
80
95
90
350
4200
3230
7310
8925
8160
817
597
3010
从表中我们可以看出,目前所使用的燃料和热源设备,总是投入能量比产出的热量大,也就是说,其热效率总是小于1的,即使是用电,其转化的热效率最高,也只有95-98%,但一度电也只能转化为817大卡的热量。那么,能否找到一个制热效率大于1的热源设备呢?