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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。在高温热泵的系统中含有几个关键技术，目前的热泵设备常用的压缩机类型有全封闭涡旋式压缩机、螺杆压缩机和半封闭活塞压缩机等，不同种类型压缩机在进行工作特性比较时，全封闭涡旋压缩机的性能较适合用于高温空气源热泵设备。在选用工质的过程当中，需要考虑高温热泵设备在稳定工作的状态下可允许的内部压力的大小、换热效率高、对环境无污染、对臭氧层无破坏作用的材质，因而需要选择优质的制冷剂为工质，例如R134a 等。循环系统可采用使用一个水循环系统的多路独立制冷循环系统，能够降低设备冷凝工作的温度和压力，为了让设备运行的稳定性增强，可在设备的内部添加一部经济换热装置。在系统工作的过程当中，为保
证整体机组的长时间高温的运行情况和使用寿命，需要根据地源温度和冬季热源温度的大小，对高温热泵运行的工作状态和条件进行相应的控制。换热器技术在选择的过程当中可以进行传热特征、用途和结构分类选择，根据实际情况选择换热器。
2.高温热泵技术及其在地热供暖中的应用
2.1用于办公楼取暖
城市存在大量的办公楼宇，占地面积多楼层也较高，使用时间相对比较固定，因而只需要在其办公的时间进行制冷或供暖即可，高温地源热泵技术可进行分散式管道散热，根据时间进行调节供暖。高温地源热泵技术用于办公楼制冷或供暖时，制冷、制热系数能够达
到3.5-4.7，而且办公楼使用中央空调的运行费用比热泵技术高40%-50%，办公楼宇使用热泵技术进行供暖或制冷比中央空调或者锅炉系统的耗电量少40%-60%，没有废气、废渣或者废水的排放，降低室内气体的排放，减少大气污染，保护环境，在冬季供暖时可以代替锅炉，是一种绿环保的供暖方式。高温热泵技术不仅可以单独用于供暖，还可以用于制冷，地源热泵系统的特点对于大型商业的建筑体尤为重要。办公供暖与制冷使用高温地源热泵技术没有储煤和储油罐的隐患，也不会造成相应的危害；在工程需要进行扩建或改造时，工人可以灵活的将热泵机组安置于任何地方，节省空间。
2.2用于城市居民楼供暖
城市的部分地热资源水温较高，高温深井热泵技术用于居民楼供暖当中的能效比理论计算最高可达到7，实际运行为4-6，比空气源热泵技术的运行效率高20%-60%，运行费用为中央空调的40%-60%。其特点是不需要任何的燃烧、不排放、不产生任何的废渣、废水、废气和烟尘，不会产生城市的热岛效应，没有任何的污染，是环境友好型技术，水源热泵系统也可以制热和制冷，还可以提供生活用水，一套设备有多种用途，一套系统能够替换“空调+锅炉+热水器”三套装置。现在很多城市的居民区都使用此套系统，改善了空气环境，减少了冬季易发生的雾霾现象，提高了居民的整体生活质量。
2.3用于农村供暖
农村占我国土地面积的一半以上，传统的农村取暖方式是一家一式的烧煤炉子，在冬季使用时，燃煤产生的热气不足以让人感觉到适宜的室内温度，而且对环境有很严重的污染，如果燃煤不能够足够的燃烧，产生的气体会对人体造成危害，严重的甚至造成休克死亡。空气源热泵技术完全可以应用到农村，只要农村电网的基础设施完善就可以进行引进，它的应用范围很广，能够使室内温度快速上升，安装也非常的方便灵活，不受任何环境和天气的影响，其造价成本较低，运行成本也较低，可以节约70%的能源，1kw 电可产生4kJ 热能，能够减少电热水器、锅炉的使用，不会造成任何污染，对农村的条件设施改善有很大的帮助，促进农村发展［2］。
2.4高温热泵技术供暖系统
潜水泵是用来引出地下水的设备，可根据工程的具体情况决定安装的个数，之后通过和潜水泵个数对应的调水站，水经过一组热泵机组（空凋循环泵和井水给水泵，对应调水站个数），经过蒸发器和冷凝器到除雾器、电子水处理仪，高位水箱存水，引到生活用水部分前需要安装散沙器、调节水箱和制热水循环泵，形成一整套的高温热泵技术供暖系统，可以用于供暖、空调和热水联供。农村取暖
结论：综上所述，高温热泵技术是使水或者气体在经过压缩、冷凝、节流和蒸发工作过程中让热力进行改变，从而对其利用。高温热泵系统能够借助相关设备和工质把40-60℃的水提升到70-90℃的水，利用水温差实现阶梯用水。高温热泵技术可以使用在办公楼、城市、农村供暖当中，其水温度也可用于工业工艺中。
参考文献：
［1］陆振能，龚宇烈，姚远.高温热泵技术及其在地热供暖中的应
用[J].科技促进发展,2020,16(Z1):346-351.
［2］胡德.清洁能源——一种绿集中供暖的模式创新[J].城市
管理与科技,2018,20(01):60-63.
作者简介：
袁杰（1978年6月—），男，汉族，辽宁省鞍山市人，大学学历，工程师，研究方向：机电制造。
摘 要：我国取暖方式形式单一，而且使用燃煤取暖是造成冬季雾霾天气的主要原因之一，因而近年来，我国不断创新供暖模式，使
用清洁能源。本文对清洁能源高温热泵的技术原理和技术中的几个关键点进行概括，对高温热泵技术在地热供暖中的应用进行探讨，其可应用于办公楼和城郊居民区供暖，减少环境污染。
关键词：高温热泵；技术应用；地热供暖
试论高温热泵技术及其在地热供暖中的应用
袁 杰 樊小轻 金贤松 金阿龙
（浙江青风环境股份有限公司，浙江 丽水 323000）
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