高温水源热泵技术的研究与应用
高温型水源热泵机组
高温型水源热泵机组高温型水源热泵机组是一种应用于供热、供热水和空调系统的节能环保设备。
该机组通过利用地下或地表水中的低温热能，通过热泵技术将低温热能提升到合适的高温水源，以满足建筑物的供热需求。
下面将从原理、特点、优势和应用领域等方面对高温型水源热泵机组进行详细介绍。
高温型水源热泵机组的工作原理是基于热泵循环原理。
循环开始时，低温热源中的热能通过水泵被吸入蒸发器，并与工质（一般为制冷剂）进行热交换。
在蒸发器中，制冷剂吸收低温热源中的热量，并蒸发为低温蒸汽。
接着，低温蒸汽经过压缩机被压缩成高温高压蒸汽，然后通过冷凝器与建筑物中的热水或空气进行热交换。
在冷凝器中，高温高压蒸汽释放出来的热量被传递给热水或空气，冷却后，制冷剂变成液体重新进入蒸发器，循环往复。
高温型水源热泵机组有以下几个特点。
首先，该机组的工作温度范围较广，通常可以达到75℃以上，可以满足大多数供热需求。
其次，该机组具有较高的热效率，能够将每单位能源转化为更多的热能，从而节约能源、降低运行成本。
另外，高温型水源热泵机组还具有环保的特点，因为它使用的是可再生能源（地下或地表水），并且没有排放有害气体。
与传统的供热设备相比，高温型水源热泵机组具有明显的优势。
首先，该机组的运行成本较低，因为它可以利用地下或地表水中的低温热能作为热源，而地下或地表水的温度相对稳定，不会受外部环境的影响。
此外，高温型水源热泵机组不需要使用烟囱和锅炉房，因此可以节省建筑空间，并减少运行噪音和污染。
另外，该机组还可以与其他供热设备配合使用，如太阳能集热器、余热回收设备等，进一步提高热效率和节能效果。
高温型水源热泵机组在许多领域都有广泛的应用。
首先，它可以应用于大型商业和工业建筑物的供热系统，如酒店、医院、办公楼等。
其次，该机组也可以用于家庭供热和热水系统，能够满足高温热水的需求。
此外，高温型水源热泵机组还可以与空调系统结合使用，实现供冷和供热的双重功能，提高整体能源利用效率。
高温热泵技术的研究及应用
高温热泵技术的研究及应用随着社会的不断发展和人们对能源资源的对日益认识，高温热泵技术已经成为了一种重要的能源利用方式。
高温热泵技术是一种以空气、水或地热作为能量来源，利用一定的技术手段，将低品质的热能转化为高品质的热能，并可以实现冷热波动自由、精准控制、能源高效利用等优点的能源技术。
本文旨在探讨高温热泵技术的研究及应用现状，以及未来的发展前景。
一. 高温热泵技术的发展历程高温热泵技术的发展可以追溯到19世纪初。
当时法国科学家卡诺提出的热力学循环理论为今后研究高温热泵技术奠定了重要基础。
20世纪70年代初，德国开创了热泵技术的新局面。
随后，欧美及其它发达国家在高温热泵技术的研究方面都进行了大量探索。
自20世纪80年代起，我国也开始研究和应用高温热泵技术并逐渐形成自己的技术路线。
目前，国内的高温热泵技术已经有了长足发展，并得到了广泛应用。
二. 高温热泵技术的应用领域高温热泵技术的应用领域非常广泛，主要包括农业、工业、建筑、交通等领域。
其中，农业领域主要应用于农业生产及农村能源服务设施；工业领域主要应用于生产工艺热能回收利用及供能服务；建筑领域主要应用于建筑供暖、空调等领域；交通领域主要应用于地铁、高铁等能源服务系统。
由于高温热泵技术有着很多优点，如能源利用高效、环境友好、运行成本低等等，使其在应用方面具有广阔的前景。
三. 高温热泵技术的瓶颈与优化措施虽然高温热泵技术在应用领域表现出色，但是在技术难点上仍存在一些瓶颈。
其中，传热系数低、设备体积大、安全性等是当前高温热泵技术的主要问题。
为了优化高温热泵技术，需要从技术方面下功夫。
一方面，可以通过优化传热和气动力学特性来提高传热系数；另一方面，可以通过优化结构设计和控制策略来减小设备体积和提高安全性能。
除此之外，在材料选择和制备等方面的研究也是有益的。
四. 高温热泵技术的未来发展高温热泵技术是一种非常有前景的能源技术，在未来的发展中有着广阔的应用前景。
未来，高温热泵技术将会向以下几个方面进行发展。
高温水源热泵有效解决石化业能源问题.
高温水源热泵有效解决石化业能源问题随着能源供需矛盾日益加剧，企业如何高效地使用能源、回收各种余热从而节能降耗，已成为迫切需要解决的问题。
高温水源热泵就是近期发展起来的解决石油化工行业能源和环境问题的有效技术。
目前该技术已在欧美国家的石油化工行业大量应用。
热泵是以消耗一部分高质能（机械能、电能等）或高温位能为代价，通过热力循环，把热能由低温物体转移到高温物体的能量利用系统。
高温水源热泵是高温热泵的一类，它利用各种工业废水中的余热来制取70～90℃热水，可以直接用于供暖和普通工业加热。
在石化行业中，原油集输系统是油田的基本产能系统，该系统的能耗较高。
典型的原油技术系统在将原油从地层取出到处理成合格原油的生产过程中，既需要消耗热能，又要消耗动力，其中热能主要来源于油田自产的天然气。
以往降低热损失和提高加热炉效率一直是节约油田热能消耗的主要方法，而余热回收技术的应用则是一个薄弱环节。
目前我国很多油田已属于中后期开采，采出原油中的含水量巨大。
产出液中70%的水与30%的原油一样，要通过泵加压、加热炉加热从井口输送到联合站进行油水分离，分离出的污水温度在4 0~60℃之间。
以胜利油田为例，目前其采油污水站52个，外排污水量72万立方米/天，污水水温在50～70℃。
其中水温在60℃以上的水站有14个，外排水量约26万立方米/天，是一笔很可观的可利用的热能财富。
如果利用高温热泵从中提取5℃的热量进行回收，则可回收的能量为73000kW。
考虑到热泵输出端的热量，可达10万kW左右，相当于10t/h原油全部燃烧的热值，即每年87600吨原油的产能。
如果利用热泵将含油污水温度下降20℃，达到30℃排放，则每年可以节约原油35万吨，相当于胜利油田1%的原油产量。
可见，高温水源热泵的应用将使油田和石化行业的余热资源得到最大限度的利用，创造出几十亿元甚至上百亿的经济价值，开创出一条节能降耗的新途径。
小议高温水源热泵技术原理及其在原油加热中的应用
８ ５％ 。
出的是国内独有技术的高温水源热泵机组 ，采用高温环保工质 ２ 技 术 概要
基 于上 述 考 虑 ，如 果采 用 压 缩 式 热 泵 的 形式 应 用 于 含 油 污
可达 ９ ｃ 可 以从 １ —０ ５ｃ， ５ ６ ％的低 品位热水 中回收热量 ， 制取 ６ ～ 水废热 回收利用和原油加热 ， ０ 必须满足下面三个条件 ：
５ 蒸发器进 口温度 ５ ＇ ） ０ ２ 的情况下 ， 以很好 的满 １ 可 年中国海洋环境质量公报 ） 。由此 可见 ， 我国油 田含油污水 的余 凝 温度为 ８ ℃（ 热回收潜力 巨大。人们一直在关注着如何 回收利用这部分热能 足原油加热的需求 。
来为油 田的生产和生活服务 ，同时解决因燃烧矿物燃料造成的
我国油田每天含油污水 日产量为 １０万立方米（ 自 １９ 年 陆 剂 ，经过实践证明 ，采用这种工质的热泵 ，出水温度可 以达到 ９ 来 ９８ ５ 同时还具有 比较高的能效比 。 例如在冷 地油田统计数据 ）海上油 田每年含油污水 排放 ４ ４ ， ６ ８万吨（００ ９ ℃， ２０ ０ 最高可以达到 ９ ℃，
通常情况下 ， 热可 自行 由高温物体传递给低温物体 。与此 同 和三管伴热三种 流程 ， 相应的加热炉也分为稠油加热炉 、 稀油加
时， 按照热力学第二定律 ， 通过消耗机械功可以使 热从低温物体 热炉和热水 炉三类 ， 诸多的加 热过程需要耗费大量 的能量 ， 就 这 传递给高温物体 。为了回收排到大气 中的低温热气、 排到河川 中 需要深入研究加热炉 的形式 ， 以降低原油在集输过程 中的能耗。
为 了避免含油污水对热泵系统的腐蚀 ，污水一水换热器必
污染 问题（ 同时因为原油在我国来说是属于稀缺 资源 ， 因此有 必 须采用特制的耐腐蚀钛管换热器 。采用水作为 中间介质进行换
高温热泵技术发展与应用案例
高温热泵技术发展与应用案例朋友们！今天咱们来唠唠高温热泵技术这个超酷的玩意儿。
一、高温热泵技术的发展历程。
这高温热泵技术啊，可不是一夜之间冒出来的。
它就像一个小树苗，慢慢长大成参天大树。
刚开始的时候呢，人们就有个想法，想找个办法把热量从一个地方高效地搬到另一个地方，而且还想让搬过去的热量温度比较高。
这就像是让一个小快递员，不仅要把包裹送到目的地，还得保证包裹里的东西是热乎的呢。
早期啊，技术比较简陋，很多问题就像调皮的小鬼一样冒出来。
比如说，效率不高，就像一辆老爷车，跑起来慢吞吞的，还费油（这里的油就好比能源啦）。
但是呢，科学家和工程师们可没放弃，他们就像一群执着的探险家，不断地研究、尝试新东西。
随着时间的推移，各种新材料被发现和应用，就像给这个小快递员换上了轻便又结实的新鞋子，让他能跑得更快更稳。
控制系统也变得越来越智能，就像是给这个小快递员配备了一个超级大脑，可以根据不同的路况（实际的工作环境）来调整自己的速度和送货策略。
慢慢地，高温热泵技术就从一个蹒跚学步的小孩子，成长为一个能独当一面的小超人啦，可以在很多领域大显身手。
二、高温热泵技术的原理（简单版）你可以把高温热泵想象成一个神奇的热量搬运工。
它有两个主要的地方，一个是蒸发器，一个是冷凝器。
就像两个不同的车站。
蒸发器这边呢，就像是热量的出发点。
比如说，这里有一些比较低温的热量，可能是来自空气里的、水里的，反正温度不是很高。
然后，高温热泵里有一种特殊的东西，叫冷媒，这个冷媒就像一个个小货车。
在蒸发器这里，小货车把这些低温热量装上。
然后呢，小货车就开足马力，通过压缩机这个“大加油站”，压缩机给小货车加足了能量，让小货车能够带着热量爬上一个温度的“高山坡”。
小货车开到了冷凝器这个车站，在这里把高温的热量卸下来。
这个过程不断循环，就可以源源不断地把热量从低温的地方搬到高温的地方啦。
是不是很神奇呢？三、应用案例。
1. 工业领域。
在工业上，高温热泵可是个大忙人。
试论高温热泵技术及其在地热供暖中的应用
—154—工装设计引言：随着社会的不断发展，近年来环境污染不断加剧，为了改善环境，国家出台相关政策，鼓励创新可再生能源代替不可再生能源的使用，大多地区取暖使用燃煤，造成资源过度挖掘和环境污染。
高温热泵技术是通过相关设备解决热源与需求侧间能力不匹配的问题，利用其技术能够代替燃煤的使用。
1.高温热泵技术1.1高温热泵技术原理高温热泵技术是对企业的排放或者浪费的中低温度的废水或废气中的热量通过高温热能泵进行收集，由相关设备转换成小于或者等于150℃的水或者高温蒸汽，其热度可用于工业或者供暖。
高温热泵技术是使用低温低压的制冷剂气体被压缩设备压缩成为高温高压的气体，它是将压缩机的机械能转化为制冷剂气体的内能，从压缩机出来的气体经过冷凝器，在风或水不断向外界放热的过程中凝结成中温高压制冷剂液体，中温高压的液体经过节流装置进行节流，使其变成低温低压制冷剂液体，在经过蒸发器，使用风或水不停的向室内吸热，蒸发成为低温低压的制冷剂气体，在吸收热量的过程当中变成了制冷剂的潜热，在这个过程当中温度产生的上升变化不大，但其内能增加。
这四个过程都是使用热力学原理，在压缩的过程当中进行绝热，进行冷凝过程时产生等压环境，之后节流的过程当中产生等焓环境，最后在蒸发时又一次产生等压环境。
高温热泵技术能够直接代替传统的燃煤锅炉，实现工业节能、降低能源消耗的最优选择。
一般而言，高温热泵的出水温度能够达到85°以上，对于出水在65°温度左右的热泵称为中高温热泵或者中温热泵。
目前我国相关热泵企业已研发出了150°的高温热泵，其能够用于替代燃煤锅炉，大大的减少了CO2、SO2的排放量，其排放中所含的颗粒物也一定量的减少，属于绿色可再生能源［1］。
1.2高温热泵的关键技术温热泵蒸发器的进水温度超过21℃会使压缩机由于压力过高而损坏，常温热泵冷凝器的进水温度超过55℃也会使冷凝机由于压力过高而损坏。
在建筑供暖系统中，末端的风机盘管、散热器等设计供暖的温度都在60°以上，图二高温热泵技术能够实现地热水的阶梯利用。
高温热泵系统的研究与开发
高温热泵系统的研究与开发高温热泵系统是一种通过热泵技术实现高温热能回收的设备。
它可以将低温排放热能转化为高温热能，用于供暖、工业生产和热水供应等领域，具有节能环保的优势。
本文将从高温热泵系统的原理、技术路线、关键技术和应用前景等方面进行研究与开发，以推动高温热泵系统在实际应用中的推广和发展。
一、高温热泵系统的原理高温热泵系统是基于热泵技术的一种能量转换系统，其主要原理是通过制冷剂的压缩和膨胀过程实现热能的转移。
它利用低温热源中的热量，通过压缩膨胀制冷剂，将其温度升高，再通过换热器传递给高温热水或高温蒸汽。
整个过程中，热泵系统需要消耗一定的电能来驱动压缩机和循环泵等设备。
二、高温热泵系统的技术路线高温热泵系统的技术路线可以分为两类，分别是压缩热泵系统和吸收热泵系统。
前者是通过压缩机将制冷剂压缩提高其温度，再通过换热器传热给高温热水或高温蒸汽。
这种技术路线的优势是工作温度范围广、制冷剂选择多样化，适用于各种工况。
后者是通过吸收剂与制冷剂的相互溶解来实现热源的升温。
这种技术路线主要用于应对低温热源不充足、热源质量差的情况。
三、高温热泵系统的关键技术1.制冷剂的选择制冷剂是高温热泵系统的核心组成部分，其工作温度范围和热源偏心系数的匹配是关键。
常见的制冷剂有R134a、R407C和R410A等，但这些制冷剂的工作温度范围较窄，适用于低温或中温热源。
因此，研发新型制冷剂，提高其工作温度范围，对于实现高温热泵系统的普及至关重要。
2.压缩机的优化压缩机是高温热泵系统中最关键的组件，其性能直接影响系统的制热效果和能效。
因此，研发高效、低噪音、长寿命的压缩机是关键。
目前，常用的压缩机有螺杆压缩机、柱塞压缩机和涡旋压缩机等，但它们各有优缺点。
如何结合实际应用需求，选择适合的压缩机，对于提高高温热泵系统的性能和可靠性至关重要。
3.换热器的设计换热器是高温热泵系统中用于传热的重要设备，其耐高温、耐腐蚀和传热效率的要求较高。
高温水源热泵研究与发展趋势
摘要：本文介绍了高温水源热泵的概念和工作原理，并详细介绍了高温水源热泵的工质研究和近年来高温水源热泵在国内外的研究现状与发展趋势，包括高温制冷剂的研究以及高温热泵系统性能的研究并讨论了高温水源热泵的应用情况以及在我国发展的趋势。
关键词：高温水源热泵工质节能环保ABSTRACT：The situation is described about the concept and principle of the high temperature water-source heat pumps．The research achievements of working fluids about the high temperature water-source heat：pumps are described in detail．The applications of the high temperature heat pump are also discussed．Keywords：High temperature water-source heat pump；working fluids；application；energy saving；environment protection1前言随着能源和环境问题的日益突出，如何高效地使用能源、回收各种余热和减小对环境的污染成为人们关注的焦点。
水源热泵就是一种用来解决能源和环境方面问题的极为有效的技术。
热泵是以消耗一部分高质能(机械能、电能等)或高温位能为代价，通过热力循环，把热能由低温物体转移到高温物体的能量利用系统。
高温水源热泵是高温热泵的一类，它利用各类工业和生活废水中的余热来制取70℃～90℃高温热水，可以直接用于供暖和普通工业加热。
从美国ASHRAE对北美地区的调查来看高温热泵应用于工业的前景是非常乐观的[1](见下表1)。
图1是工业用的高温热泵在主要发达国家中的应用比例。
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高温水源热泵技术的研究与应用
发表时间：2019-04-16T10:52:35.283Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第35期作者：肖鹏飞[导读] 本文主要介绍了高温水源热泵技术的工作原理和概念，对高温水源热泵的工质进行研究，并阐述了高温水源热泵技术现今在国内外的研究现状和发展趋势。
广东西屋康达空调有限公司 528000
摘要：伴随着我国科技的不断发展以及节能减排工作的深化，高温水源热泵技术的应用范围越来越广，在原油加热、地热供暖系统、污水回收利用等多个方面都被广泛应用。
本文主要介绍了高温水源热泵技术的工作原理和概念，对高温水源热泵的工质进行研究，并阐述了高温水源热泵技术现今在国内外的研究现状和发展趋势。
希望能够由此推进我国高温水源热泵技术的进一步发展，为相关部门和人员以供一定的参考。
关键词：高温水源热泵技术；工质研究；应用；发展趋势
引言：现今能源和环境保护问题形势愈加严峻，受到了国际上的高度重视，减少化石能源的使用、降低污染排放量、回收工业余热已经是各国战略发展中的关键项目。
由此，高温水源热泵技术走进了人们的视野。
其能够消耗低品质电能或少量高品质电能，利用热力循环的方式，将低温物体存有的热能转移至高温物体，更具环保性和节能性。
高温水源热泵技术因自身的优势特点，被广泛应用在供暖和普通工业加工等多个方面。
同时这项技术在其应用领域中认可度极高，具有良好的发展前景。
1.高温水源热泵技术概述和发展
高温水源热泵技术是指通过对少量高品质电能或低品质电能的消耗，经过热力循环系统，将热能从低温物体转移至高温物体的一种能量使用系统，其具有消耗功较低的优势特点，消耗的能效仅为提供热量的三分之一甚至更少。
高温水源热泵技术能够用于普通工业加热和生活供暖，主要的结构组成有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀这四个部分，其运行原理为：通过工质的蒸发，吸收周围环境中的热量，之后进行压缩和冷凝，将热量放出，再通过蒸发器蒸发，由此形成了一个热能循环，以供相应需求。
高温水源热泵技术较比其他热泵技术，具有高效、环保、节能、可利用再生资源、运行过程稳定可靠以及成本较低等多方面的优势。
该技术自出现之后，受到了世界各国的高度关注，各个国家都相继开展了高温水源热泵技术的相关项目，并广泛应用于多个领域，获得了大众的青睐[1]。
2.高温水源热泵技术的工质种类研究
针对高温水源热泵技术的研究而言，主要是针对工质的选择和系统制热效率这两个方向进行研究。
高温水源热泵的工质选择性较比常温水源热泵较少。
在现今的应用中，工质的类型主要有两种：一是自然工质，如氨气、二氧化碳等；二是人造工质，主要有HCFC、HFC、HFE以及他们的混合物。
在高温水源热泵的发展进程中，自然工质因在使用时存在较高的不稳定性和危险性，并且对系统要求较为特殊，已被逐渐淘汰。
而人造工质因自身稳定性高，安全性能好，是现今理想的工质选择[2]。
高温水源热泵在工质的选择上主要有以下几点要求：
第一，压力适中，尤其是在高冷凝温度下（100℃左右）工质的冷凝压力要小
于2.7MPa，避免出现热泵系统零件压力超过承受上限的情况；
第二，尽可能高的单位容积制热量，避免系统体积过大；
第三，工质蒸发压力要大于0.1MPa，以防在系统中产生负压；
第四，工质自身不会对环境造成危害或危害极小，性质稳定，没有毒害性，无易燃易爆现象。
我们可以通过REFPROP软件，筛选出临界温度大于90℃的含碳工质，它们的重要热力参数及环境性能见表1 表1 冷凝温度90℃时工质的环境性能及重要物性参数
其中符合环境要求的工质共7种：R134a、R152a、R227ea、R236ea、R236fa、R245ca、R365mfc。
现阶段高温热泵机组使用较多还是R134a、R245ca单工质或者自配、自制的混合工质。
3.高温水源热泵系统的研究
第一，中高温水源热泵系统的研究工作主要在系统循环的优化，换热器内换热的强化及系统控制方面。
首先压缩机的整个系统的心脏部件，压缩机的可靠性直接影响机组的性能。
压缩机的选择：目前热泵设备常用压缩机类型主要有螺杆压缩机、全封闭涡旋压缩机与半封闭活塞压缩机等，经过对不同类型压缩机工作特性及适用场所进行比较研究，目前中高温水源热泵一般选用螺杆压缩机。
因中高温水源热泵冷冻水从15～60℃的低品位热水中回收热量，制取60～85℃的热水，压缩机处于压缩比变化工况下运行，需尽可能选取内容积比与实际工况相匹配的回转式压缩机，压缩机配置电机功率考虑最恶劣工况时的耗电量。
不仅有效降低机组输入功率，且提高机组能效比及安全性。
第二，蒸发器和冷凝器的换热机理、与系统的匹配及控制采集点对机组都尤其重要。
设计中考虑合适的换热面积使蒸发温度和冷凝温度与冷冻水和冷却水温相匹配。
在热泵系统中，换热面积越大，换热效果越好，在使用非共沸混合工质的情况下，热泵系统中蒸发器和冷凝器的换热面积若能达到最大，在理论上就能实现换热的最大能效比。
但是，非共沸混合物的性质较为复杂，相应的热力学过程计算难度较大，同时在热泵系统的正常运行过程中，工质出现相变的几率较高，换热机理更加难以研究。
4.高温水源热泵技术的应用和发展趋势
4.1 地热供暖系统
我国地域广袤，地热能源分布较广，存储量较大，其中主要以中低温的地热能源为主。
根据相关资料显示，我国浅层地热能源存储量相当于95亿吨标准煤，年利用量可以达到3.5亿吨标准煤；增强型地热能源的存储量约860万亿吨标准煤。
如果在我国中高温地热能源丰富的地区普及高温水源热泵装置，完全能够利用高温热泵将地热水中的热能进行回收，供居民取暖使用，不但能保护环境，还能降低大量不可再生资源的使用[5]。
4.2 原油加热
石油是一种应用广泛的不可再生资源，在对其的开采过程中，往往会带出大量含有热能的污水，温度能达到40摄氏度。
因此，可以使用高温水源热泵装置对这些热能进行回收，系统原理图见图1。
所回收的热能不但能用于生活采暖还能用于重油后续的加热管道运输[6]。
高温水源热泵在这一方面的应用，既合理利用了石油能源，又合理利用了热能源，可谓一举两得，具有较高的实用性。
但是需要注意，石油开采出的含油污水含盐量较高，会产生腐蚀装置器壁或在冷凝器上形成结垢的情况，针对这一现象，应用的高温热泵一般选用不锈钢材质，从而避免上述问题的发生。
5.结语
现今，国际中的各个国家和地区针对高温水源热泵技术系统的研究正处于发展阶段，研究存在明显不足。
而对高温水源热泵工质的研究程度较高，从而促使高温水源热泵技术的发展存在不均衡的情况。
因此，有必要加强对高温水源热泵系统方面的研究和开发，促进高温水源热泵技术的全面发展。
同时，政府和相关机构要加强对此项技术的宣传能力，给与相应的政策和技术支持，鼓励该技术在相关领域的应用，进一步推进我国节能技术的发展。
参考文献
[1]郭川.新工质中高温水源热泵热力性能研究[D].青岛理工大学，2016.
[2]王莹.高温热泵热扩容技术及其在集中供热系统中的应用[D].天津大学，2012.
[3]穆锴.集中供热项目高温水源热泵应用研究[J].中国新技术新产品，2010（02）：6.。