熱泵技術的發展歷程

  熱泵是以消耗一部分高品位能源(電能、機械能或高溫熱能)為補償，使熱能從低溫熱源向高溫熱源傳遞的裝置。其實質是借助降低一定量的功的品位，提供品位較低而數量更多的能量。由于熱泵能將低溫熱能轉變為高溫熱能，提高能源的有效利用率，因此是回收低溫余熱(廢熱)、利用環境介質(地下水、地表水、土壤和室外空氣等)中儲存的能量的重要途徑。

 

  熱泵技術最早可追溯與 1824 年，卡諾在當時就提出了:“制冷機也可以有效地用于供熱”，這一表述也從根本上為后人在熱泵技術方面的研究奠下了理論基礎。世界上最早的熱泵機組是在 20 世紀 30 年代的歐洲誕生的，它把自然環境中的河水作為低溫熱源，冬季供暖，夏季供冷，一機兩用，輸出的熱水溫度達到了60℃。但是由于技術、成本等原因，熱泵技術一直發展緩慢，這種情況持續到了 1852 年，由 L.Kelvin 提出了熱泵供暖模型之后，人們才逐漸意識到熱泵在與現有的供暖系統相比其節能效果顯著性。之后研究人員對熱泵技術的投入也逐漸多了起來。

 

  但是由于當時化石燃料價格十分便宜，所以熱泵技術并沒有被大規模推廣。直到 20 世紀 70 年代初，世界石油危機爆發，導致原油價格大幅上漲，為了節約成本，人們又重新開始重視熱泵技術。各國都投入了很大的人力物力用來開發熱泵技術，從而使得熱泵技術得到了迅猛發展。到目前為止，全世界有超過1.3 億臺熱泵機組在運行，總供熱量超過了 4.7×109GJ/年。美國、日本等國在熱泵方面的研究和發展處于領先地位，除美國和日本以外，其他一些能源緊缺的國家比如:英國、法國、意大利、德國、瑞典等都對熱泵方面進行了大量的工作。目前，工業熱泵主要應用在釀造、紡織、木材、食品加工、石油化工、海水淡化、電廠余熱以及冶金等領域。

 

  國內的熱泵技術從 20 世紀 60 年代開始發展，但由于受各種因素的影響，熱泵技術在相當一段時間內在國內發展緩慢。改革開放以來，隨著國內經濟飛速的發展，能源供應緊張狀況的加劇，及國家相關扶持政策的出臺，技術得到快速發展。《中華人民共和國節約能源法》第三十九條將熱、電、冷聯產技術列入國家鼓勵發展的通用技術。國家經貿委《2000-2015 年新能源和可再生能源產業發展規劃要點》之處:“積極推廣地熱采暖和地熱發電技術”，“加快地熱熱泵技術的引進和開發，加速國產化”。

 

  《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》(JGJ134-2001)第 6.0.7 條:“具備有地面水源(如江河、湖水等)，有適合水源熱泵運行溫度的廢水等水源條件時，居住建筑采暖、空調設備宜采用水源熱泵。當采用地下井水為水源時，應確保有回灌措施，確保水源不被污染，并應符合當地有關規定;具備可供地熱源熱泵機組埋管用的土壤面積時，宜采用埋管式地源熱泵。”水源熱泵應用水作為機組的冷(熱)源，可以應用河、湖及海水，地下水，工業廢水等。從原理上看，地源熱泵其實也是水源熱泵的一種，只是將水通過埋設在土壤中的一種傳熱效果較好的塑料管來吸取土壤熱量(制熱時)及排出熱量(制冷時)到土壤中。這些促使了熱泵技術在國內的快速發展。