热泵技术的发展历程

  热泵是以消耗一部分高品位能源(电能、机械能或高温热能)为补偿，使热能从低温热源向高温热源传递的装置。其实质是借助降低一定量的功的品位，提供品位较低而数量更多的能量。由于热泵能将低温热能转变为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热(废热)、利用环境介质(地下水、地表水、土壤和室外空气等)中储存的能量的重要途径。

 

  热泵技术最早可追溯与 1824 年，卡诺在当时就提出了:“制冷机也可以有效地用于供热”，这一表述也从根本上为后人在热泵技术方面的研究奠下了理论基础。世界上最早的热泵机组是在 20 世纪 30 年代的欧洲诞生的，它把自然环境中的河水作为低温热源，冬季供暖，夏季供冷，一机两用，输出的热水温度达到了60℃。但是由于技术、成本等原因，热泵技术一直发展缓慢，这种情况持续到了 1852 年，由 L.Kelvin 提出了热泵供暖模型之后，人们才逐渐意识到热泵在与现有的供暖系统相比其节能效果显著性。之后研究人员对热泵技术的投入也逐渐多了起来。

 

  但是由于当时化石燃料价格十分便宜，所以热泵技术并没有被大规模推广。直到 20 世纪 70 年代初，世界石油危机爆发，导致原油价格大幅上涨，为了节约成本，人们又重新开始重视热泵技术。各国都投入了很大的人力物力用来开发热泵技术，从而使得热泵技术得到了迅猛发展。到目前为止，全世界有超过1.3 亿台热泵机组在运行，总供热量超过了 4.7×109GJ/年。美国、日本等国在热泵方面的研究和发展处于领先地位，除美国和日本以外，其他一些能源紧缺的国家比如:英国、法国、意大利、德国、瑞典等都对热泵方面进行了大量的工作。目前，工业热泵主要应用在酿造、纺织、木材、食品加工、石油化工、海水淡化、电厂余热以及冶金等领域。

 

  国内的热泵技术从 20 世纪 60 年代开始发展，但由于受各种因素的影响，热泵技术在相当一段时间内在国内发展缓慢。改革开放以来，随着国内经济飞速的发展，能源供应紧张状况的加剧，及国家相关扶持政策的出台，技术得到快速发展。《中华人民共和国节约能源法》第三十九条将热、电、冷联产技术列入国家鼓励发展的通用技术。国家经贸委《2000-2015 年新能源和可再生能源产业发展规划要点》之处:“积极推广地热采暖和地热发电技术”，“加快地热热泵技术的引进和开发，加速国产化”。

 

  《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2001)第 6.0.7 条:“具备有地面水源(如江河、湖水等)，有适合水源热泵运行温度的废水等水源条件时，居住建筑采暖、空调设备宜采用水源热泵。当采用地下井水为水源时，应确保有回灌措施，确保水源不被污染，并应符合当地有关规定;具备可供地热源热泵机组埋管用的土壤面积时，宜采用埋管式地源热泵。”水源热泵应用水作为机组的冷(热)源，可以应用河、湖及海水，地下水，工业废水等。从原理上看，地源热泵其实也是水源热泵的一种，只是将水通过埋设在土壤中的一种传热效果较好的塑料管来吸取土壤热量(制热时)及排出热量(制冷时)到土壤中。这些促使了热泵技术在国内的快速发展。