고온 히트펌프 기술과 공학적 응용?

고온 히트펌프 기술과 엔지니어링 분야의 응용 분야는 무엇입니까? 다음 중다 컨설팅 및 입찰 교사가 참고할 수 있도록 답변해 드립니다.

1 기술적 배경

1.1 국가경제의 급속한 발전과 국민생활수준 향상, 난방 전기, 냉난방, 급탕 등의 에너지 수요가 증가하고 있으며 이는 일반 토목건축물 에너지 소비의 주요 부분을 차지합니다. 선진국에서는 여름철 냉방, 겨울철 난방 및 난방에 소비되는 에너지가 건물 전체 에너지 소비량의 40~50%를 차지한다. 특히 겨울철에는 난방용으로 석탄보일러와 석유보일러를 많이 사용하여 대기환경을 크게 오염시키고 있습니다. 따라서 건축물의 오염방지와 에너지절약은 국가경제 발전에 있어서 중요한 문제로 대두되고 있다.

1.2 환경친화적이고 에너지 절약형 지열원 히트펌프 기술은 폭넓은 활용 가능성을 가지고 있습니다.

지열원 히트펌프는 사람이 보는 자연 현상과 마찬가지로 열을 발생시키는 장치입니다. 물은 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐릅니다. 모든 곳과 마찬가지로 열은 항상 높은 온도의 물체에서 낮은 온도의 물체로 전달됩니다. 물 펌프가 물을 낮은 곳에서 높은 곳으로 끌어올리는 것처럼 히트펌프 기술도 물을 사용하여 높은 곳에서 높은 곳으로 옮길 수 있습니다. 저온에서 고온으로. 지열히트펌프는 겨울 난방은 물론 여름 냉난방, 사계절 급탕 공급까지 가능하여 하나의 기계로 다양한 용도를 구현할 수 있습니다. 지하수, 토양, 지표수 등을 포함한 지열(원)에너지를 여름철 히트펌프 냉방용 냉각원으로, 겨울철 난방용 저온 열원으로 활용하여 난방, 냉방, 난방을 실현할 수 있음이 실무적으로 입증되었습니다. 전통적인 냉동 보일러를 대체하는 가정용 온수 공급. 독특한 건물 냉난방 모델은 도시 대기 환경을 개선하고 에너지를 절약하는 효과적인 방법이기도 합니다. 우리 나라에서는.

지구의 얕은 표층(lt; 400m)은 거대한 항온계로 환경 기후 변화에 거의 영향을 받지 않습니다. 예를 들어 베이징의 연평균 기온은 13~15도입니다. °C이며 주요 에너지원은 땅이 태양열 에너지의 약 40%를 흡수하므로 지열(원) 에너지도 깨끗하고 재생 가능한 에너지원입니다. 높은 열 흐름 밀도, 쉬운 수집 및 운송, 안정적인 매개변수(유량, 온도), 쉬운 사용 및 지리적 제한이 없다는 장점이 있습니다.

지열(원)에너지는 활용 시 에너지를 얻는 동시에 CO2, SO2 등 연소 생성물을 다량 배출하지 않는 깨끗하고 재생 가능한 에너지원입니다. 전력을 생산하는 NOx, 먼지 등은 환경을 심각하게 오염시키고, 온실효과, 산성비, 토지 사막화 등의 재난을 일으키며, 사람들의 신체적, 정신적 건강에도 심각한 영향을 미칩니다. 따라서 깨끗하고 무공해인 지열(원)에너지의 개발과 활용은 사회발전의 필연적 추세가 되었습니다.

2008 베이징 올림픽은 '기술올림픽, 녹색올림픽, 인본주의 올림픽'을 목표로 삼는다. 이를 위해 베이징은 석탄화력발전을 취소하기로 결정했다. 제4순환도로 내 난방 보일러는 태양 에너지와 지열(원)을 사용하여 올림픽 경기장에 난방과 냉방을 제공할 수 있습니다. 이는 의심할 여지 없이 지열(원)의 개발 및 활용을 위한 좋은 기회를 제공합니다.

1.3 일반 지열 열 펌프 장비는 시장 수요를 충족시키기 어렵습니다.

우리 나라는 지리적 위치와 건물의 기능이 다르기 때문에 영토가 넓고 기후가 다양합니다. 난방, 에어컨, 온수 시스템도 동일하지 않습니다. 냉온수 온도는 일반 쾌적 중앙공조시스템의 냉방 공급 및 환수 온도는 7℃/12℃, 난방 공급 및 환수 온도는 65℃/55℃, 공급 온도는 65℃/55℃가 필요합니다. 라디에이터 온수 가열 시스템의 반환 수온은 95℃/70℃가 필요합니다. 위생적인 온수 공급 시스템에서는 사용 기능과 시스템 설계에 따라 급수 온도가 일반적으로 40~65°C 사이가 필요합니다. 그리고 사람들이 환경 보호와 에너지 문제에 더 많은 관심을 쏟으면서 라디에이터 난방 시스템의 많은 보일러 장비를 수정해야 하며 1980년대와 1990년대에 출시된 일부 중앙 에어컨 호스트 장비도 업데이트해야 합니다.

현재 지열원 히트펌프 기술은 냉난방 업계의 핫스팟으로 수많은 장비 제조사가 존재하며 다양한 제품이 끊임없이 등장하고 있다. 불과 몇 년 만에 국내 공조 시장에서 국내외 10개 기업이 지열 히트펌프 제품 생산 및 판매 경쟁에 뛰어들었다.

그러나 작동 유체 및 응축 온도 측면에서 압축 냉동 기술의 한계로 인해 난방 조건에서 지열원 히트펌프 장치의 출구 수온은 일반적으로 최대 약 55°C에 도달할 수 있습니다. 신축 건물의 경우 터미널 시스템 설계 시 이 온도를 고려할 수 있습니다. 그러나 단순히 본체만 교체하는 중앙 에어컨 개조 프로젝트, 라디에이터 난방 시스템 보일러 개조 프로젝트, 온수 공급 시스템에서는 55°C 급수 온도가 더 이상 시스템 요구 사항을 충족할 수 없거나 완전히 충족하지 못하여 시스템 요구 사항을 완전히 충족하지 못하므로 제한이 있습니다. 지열원 히트펌프의 활용 경제적이고 에너지 절약적인 기술의 홍보 및 적용.

이런 배경에서 고온 지열 히트펌프 기술이 등장한 것은 전열출구 온도가 최대 75°C에 달해 지열원 히트펌프 기술의 적용 범위가 크게 확대된 것이다.

2 고온 지열 히트펌프 기술

2.1 고온 지열 히트펌프의 개념

고온의 '고온' -온도 지열원 히트펌프는 현재 시장에서 지배적인 위치에 상대적인 것입니다. 지열원 히트펌프 제품의 경우 최대 온수 출구 온도가 55°C 미만인 경우 일반적으로 난방 온도가 60°C 이상인 제품을 말합니다. 지상(물) 원천 온도는 10-15°C입니다. 정상 작동 출구 수온 범위는 62-72℃이며, 이는 모든 중앙 에어컨 및 가정용 온수 시스템의 수온 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 난방 출구 물의 온도는 12도 이상만 상승하지만, 이러한 작동 조건에서는 일반 지열원 열 펌프 장치의 성능이 크게 저하되거나 심지어 불가능할 수도 있습니다. 따라서 고온 히트펌프 제품은 장비 부품 선정 및 냉매 사용에 대한 요구사항이 높으며, 제품 개발 및 설계 비용도 높습니다. 현재 국내 시장에는 고온 히트펌프 기술과 제품을 보유한 기업이 거의 없다.

2.2 고온 지열원 히트펌프의 여러 핵심 기술

출력 온도가 55°C 미만인 히트펌프 기술에 비해 고온 지열원 히트펌프는 저온 열원(지상원)의 온도를 높이지 마십시오. 일반적인 상황에서 히트펌프 가열 온도가 60°C 이상에 도달하고 높은 작동 효율과 안정적인 작동 상태를 유지하는 경우 일반적으로 다음과 같은 핵심 기술을 해결해야 합니다. .

(1) 압축기 선택: 현재 히트펌프 장비에 일반적으로 사용되는 압축기 유형에는 다양한 유형의 작동 특성을 분석한 후 주로 스크류 압축기, 완전 밀폐형 스크롤 압축기 및 반밀폐형 피스톤 압축기가 포함됩니다. 현재 고온 열펌프 장비는 일반적으로 반밀폐형 피스톤 압축기를 사용하여 비교 연구가 진행되고 있습니다.

(2) 작동 유체 선택: 고온 열의 최대 작동 압력에 따라. 펌프 장비 25bar 이하, 환경 친화적인 R134a를 냉매로 사용합니다. 이는 작동 유체이고 환경을 오염시키지 않으며 오존층에 파괴적인 영향을 미치지 않습니다.

(3) 순환 시스템: 다중 채널 독립 냉동 순환 시스템과 단 하나의 물 순환 시스템을 사용하여 장비 비용을 절감합니다. 응축 작동 온도 및 압력;

(4) 특수 열교환 장치 추가(이코노마이저) ) 작동 중 장비의 안정성을 높이기 위해 장비 내부;

(5) 시스템 제어 최적화: 평균 압축기 작동 시간의 최적화된 제어 모드를 채택하여 장기간 고온 안정성을 보장합니다. 지열원온도와 겨울철 열원온도에 따라 전체 장치의 작동 및 수명, 고온히트펌프의 작동상태 및 조건이 조정됩니다.

2.3 고온 지열원 히트펌프 기술의 장점

상업용 및 주거용 히트펌프 기술은 해외에서 상당한 인기를 얻고 있으며, 고효율, 에너지 등 많은 장점을 갖고 있습니다. 절약, 환경 보호 및 재생 가능한 자원의 활용은 최근 몇 년 동안 빠르게 발전했습니다. 현재 시중에 나와 있는 히트펌프 장비는 주로 공냉식 히트펌프와 상온 지열 히트펌프이며, 히트펌프의 출력온도는 55°C보다 낮으며 주로 작동유체로 R22를 사용한다. 출구 수온이 낮다는 점은 지역 및 프로젝트 사용 특성에 영향을 받습니다. 고온 히트 펌프 기술은 이와 관련하여 다음과 같은 획기적인 발전을 이루었습니다.

(1) 높은 출력. 온수 온도: 최대 출력 온수 온도는 75°C입니다. 우리나라는 현재 도시 석탄 연소 난방 시스템을 원래 난방 시스템의 실내 터미널 장비에 적용하려면 고온 열 펌프가 이러한 특성을 가져야 합니다.

(2) 운영 수수료가 저렴합니다. 고온 히트펌프 난방 시스템을 사용하면 한 겨울(4개월) 난방비가 13.2위안/평방미터로 석탄 난방비에 가깝고 석유(가스 난방비)보다 약 40위안 저렴합니다. ) 난방.

(3) 특수냉매를 사용하여 환경오염이 없고 친환경적입니다.

(4) 하나의 기계에는 여러 기능이 있으며 에어컨, 난방 및 가정용 온수 준비에 대한 다양한 사용자의 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

2.4 고온 히트펌프 기술 현황 및 전망

현재 국내외 히트펌프 제품은 공냉식 히트펌프와 지열 히트펌프가 주를 이루고 있다. 출력 온도가 60°C 이상이며 지열원 또는 지열원 히트펌프가 사용됩니다. 중국에서는 소수의 장치만이 저온 지열수(50°C 미만)를 열로 사용하는 고온 지열원 히트펌프를 개발하고 있습니다. 중국과학원 광저우 에너지연구소, 천진대학교, 칭화대학교 등과 같은 소스. 광저우 에너지연구소는 2001년 초에 이를 출시하는 데 앞장섰습니다. 자회사인 Beijing Zhongkeneng Energy High-Tech Co., Ltd.는 지난 2년 동안 베이징, 광저우 및 기타 장소에 최대 75°C의 배출수 온도(그림 1 및 2 참조)를 설치했습니다. 에어컨 난방, 라디에이터 난방, 온수 공급, 지열 테일 워터 열 회수 및 활용 등 다양한 형태를 포함하는 10개 이상의 엔지니어링 프로젝트를 성공적으로 수행했으며 좋은 운영 성과를 달성했습니다.

국가경제의 급속한 발전과 국민생활수준의 향상으로 인해 일반 토목건축물의 에너지 소비의 주요 부분을 차지하는 난방, 냉방, 가정용 난방에 대한 수요가 증가하고 있다. . 선진국에서는 여름철 냉방, 겨울철 난방 및 난방에 소비되는 에너지가 건물 전체 에너지 소비량의 40~50%를 차지한다. 특히 겨울철에는 난방용으로 석탄보일러와 석유보일러를 많이 사용하여 대기환경을 크게 오염시키고 있습니다. 고온 히트펌프는 고효율, 에너지 절약형, 친환경 장비로 석유(가스)보일러 난방 시스템에 비해 에너지 절감 효과가 최대 40%에 달합니다. 적은 양의 전기 에너지를 사용하는 친환경 냉매로, 난방 및 난방에 필요한 열은 주로 지하수, 토양, 강, 호수에서 발생하며 태양 에너지의 약 47%를 흡수합니다. 폐쇄 사이클, 전체 시스템은 유해 물질을 배출하지 않습니다. 고온 히트 펌프 기술은 일반 히트 펌프의 낮은 출구 수온 문제를 해결하고 건물 난방에 더 적합합니다. 난방 보일러를 대체합니다. 도시 생태 환경을 효과적으로 개선하고 석탄 및 석유 보일러 사용으로 인한 유해 가스 배출을 줄이며 대기 환경의 질을 개선하고 유해 물질로 인한 인간 질병의 발생을 최대한 활용합니다. 재생 가능한 자원을 확보하고 기존의 고품질 에너지를 절약하는 것은 사회의 지속 가능한 발전에 도움이 됩니다. 고온 히트펌프 기술은 경제적, 사회적 이익이 양호하고 시장 전망이 넓다는 것을 알 수 있습니다.

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