超級熱泵讓低品位餘（yú）能實現回收利用-上海（hǎi）凱（kǎi）太泵業製造有限公司

“我國年工業用能約29.1億噸標準煤（méi），但其中150攝氏度以下餘熱(低品位熱能)往往是‘廢熱’，其總量相當於工業用能的14.2%。如果40%的（de）餘熱能得到有效利用，一年就能節約1.65億噸標煤，意義巨大。”上海交（jiāo）通大學製冷與低溫工程研（yán）究所（suǒ）所（suǒ）長王如竹說（shuō）。

王如竹教授已經和綠色能源“磕”了30餘年，藏著20多項頂尖的綠色能源技術的中意綠（lǜ）色能源實驗室，是他（tā）多年技術攻堅（jiān）的集成體現。在這裏，基於數十載製冷、換熱技（jì）術的研發，王如竹帶領團隊開展了“低（dī）品位餘能回收（shōu）技術及熱泵裝備研發（fā）與示範（fàn）”項目，破解節能減排“痛點”。

熱（rè）泵作為一種節能技術，可將低溫廢熱變（biàn）成有用的高品位熱能，例（lì）如替代常規煤（méi）鍋爐進行（háng）供暖，可（kě）極大緩解北（běi）方集中供熱熱（rè）源緊張局麵，同時實現工業生（shēng）產的節能降耗，讓天更藍、地更綠。

超強熱泵背後的“引擎”

不同溫度的廢熱有不同的用武之地。如中高溫餘（yú）熱通過熱機（jī）對外做功可（kě）發電，中低溫餘熱通過回收可發電、製（zhì）冷和（hé）供熱，低溫餘熱可通過熱泵供應生活熱水等。通過（guò）消耗少量的化石能源（yuán）或電力，可以（yǐ）把回收的餘（yú）熱轉（zhuǎn）化為有用的高品位熱能，再用於工業流程或供暖工程。

“溫度低、能量密度低且分散等原因是低溫餘熱難以回（huí）收利用的大難題。”王如竹說。壓縮式熱泵、吸（xī）收式熱泵（bèng）和化學熱泵是餘熱品位提升的主要途徑。三種熱泵技術雖（suī）已有一定發展，但一直以（yǐ）來難以（yǐ）突破熱泵容量（liàng）、能效比、溫升與可靠性兼得的瓶頸。項目（mù）不僅需要攻克（kè）技術難題，還要考慮經濟效益。如果節（jiē）能不節錢，這些技術與裝備也難以推廣應（yīng）用。

對此，王如竹帶領的項目組攻堅克難，通過單個技術的研發（fā）和對流程、工藝等方麵的（de）創新優化（huà），研製出效（xiào）率（lǜ）高、容量大、熱負荷適應性強的“超級”熱（rè）泵，突破了低品位餘能（néng）規模化應用（yòng）的技術壁壘，並促進了（le）新興熱（rè）泵裝備產業發（fā）展。

性能提升和係統優化（huà）匹配是提高壓縮式熱泵能（néng）效的關鍵。“一般設備采用蒸（zhēng）發器和冷（lěng）凝器各一個的單一（yī）係統。”王如竹說（shuō）。項目組將（jiāng）壓縮式熱泵蒸發和冷凝溫度各分為（wéi）兩段（duàn），采用獨立逆流雙係統進行分段蒸發和分段冷凝，減少了蒸發（fā）和冷凝（níng）的換熱溫差，降低壓縮機壓比，從而（ér）提升能效。

“高性能吸收式熱泵（bèng）示範機組容量特（tè）別大，隻能實（shí）地組裝（zhuāng），任何返工或修改都要付出巨大代價。”項目組的潘權穩（wěn）博士（shì）說，由於機組（zǔ）體積大（dà），還（hái）需根據運輸的極限尺寸（cùn）進行分割設計與製造，並對每個部件進行嚴（yán）格的（de）測試（shì）和質量把關，保證實地組裝（zhuāng）一次成功。本文由上海凱太轉載發布；上（shàng）海凱太（tài）主要（yào）研發製造一體化預製泵站,一體化雨水提升泵站,一體化汙水提升泵站,地埋式一體化預製泵站等;歡迎訪問上海凱太官網查詢具體產品信息。

相比而言，化學熱泵的技術成熟度遠低於壓縮式和吸收式熱泵。項目團隊研究的50千瓦級化學熱泵在國際上沒有先例可參考（kǎo），研究人員的不（bú）懈努力，保證了示範工程的一次成功。

“沿途下蛋”，產（chǎn）業化（huà）溢（yì）出效應顯著

研究的產業化應用為項目團隊（duì）研製的超級熱泵提供（gòng）了廣闊天地。

用於鞍鋼（gāng）靈山供（gòng）暖改造工程的壓（yā）縮式熱（rè）泵示範（fàn）機組，製熱能效比較技術突破前提升了15%—20%，達（dá）6.67，熱輸出容量9兆瓦，可年節省3500餘噸標煤。“目前世界最先進的機組能效比也僅約5.5—5.8，我們的機組已超世（shì）界最先進（jìn）水平。”王如竹很（hěn）自豪，“該熱泵係統示範成功後，客戶馬上又（yòu）加訂了5台。”

在大（dà）唐甘肅發電有限公司西固熱（rè）電廠餘熱回收供（gòng）暖的（de）示範項目中，項目研發的高（gāo）效吸收式熱泵供熱效率是蒸汽供熱的1.77倍，目前（qián）已穩定運行了兩個（gè）供暖季（jì）。“第一個供暖（nuǎn）季就回收（shōu）了約4.34萬噸標煤的（de）餘熱，節省了（le）52.9萬噸的水，減（jiǎn）排13.5萬噸（dūn）二（èr）氧化碳排（pái）放。”王如竹（zhú）說，這相當於15900台常規家用空調熱泵的（de）製熱量。

廢熱利用，除了熱能轉化，儲熱技術也相當關鍵。對此，團隊研發了相變儲熱材料和係統（tǒng），並（bìng）直接“沿途下蛋”，在江蘇昂彼特堡能源集團實現了成果轉化。“該（gāi）儲熱器（qì）完全可以滿足我國北方地區的冬（dōng）季供暖需求。”王如竹說。儲熱供（gòng）暖示範工程也已（yǐ）落地北京延慶（qìng）區（qū）政府大樓，3年不到就可（kě）回收投資（zī）。

此外，在行業難點“高溫水蒸氣熱（rè）泵”方麵，團隊（duì）研製出采用雙螺杆帶中（zhōng）間噴水冷卻的壓縮式熱泵技術，並在漢鍾精機（jī）股份有限公司成功轉化應用。

同時，與項目牽頭單位上海交大合（hé）作的企業和單位也在不斷發展壯大：珠海格力電（diàn）器（qì）股份有限公司已開發（fā）出13項壓縮式製（zhì）冷和熱泵相關的國際領（lǐng）先技術；雙良節（jiē）能係統股份有限公（gōng）司建（jiàn）成了亞太地區規模最大的溴化鋰（lǐ）中央空調製造基地；中國科學院工程熱物理研究所建成國（guó）內首台50千瓦級化學熱泵樣機……

基於示範工程，工業餘熱的網絡化利用、規模化應用還在探索中。項（xiàng）目團隊編著的（de）《低品位餘能網絡化利用導則》將（jiāng）成為工業（yè）餘熱規模化利用的指導書。“未來要綜合考慮餘熱熱源、餘熱轉（zhuǎn）換技術，根據用（yòng）戶的需求，按照能量目標和匹配準則實現優（yōu）化匹配，形成解決工業（yè）餘能電、熱、冷、儲高效利用的整體（tǐ）網絡化解決方案，這對量大麵廣的（de）節能減（jiǎn）排具有重要意義。”王如竹說，“希望我們的這本指導書能為工業節能減排的大規模應用提供經驗（yàn）。”

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