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空气能热泵的应用

作者: 空气能制造商  

时间: 2023-04-27 15:23:19  

来源: 芬尼科技官网

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住宅域的标准热泵无法达到80 °C以上的温度,这主要是因为受到所使用的制冷剂的限制。而对于许多工业过程而言,这个温度太低了。使用高温制冷剂可提供140°C的过程热。而使用新型制冷剂,高温热泵的温度甚至可以达到160 ℃。由于热泵的效率随着对温升要求的增加而降低,因此要获得较高的效率就需要相对较高的热源温度。当热源和散热器之间的温升为50 K或更小时,则制热性能系数(COP)大于3 ,从而保证了良好的生态效益和经济效益(Lambauer et al. 2008)。当过程温度高于夹点时,热泵的应用十分有利(国际能源署热泵中心IEA Heat Pump Center 1995)。因为热泵从冷却流体吸收热量,为过程提供所需热量,减少了加热和冷却设备的容量。图2概述了常见的过程及其典型的工作温度,并给出了不同制冷剂所能达到的大温度。此外,该图还表明高温制冷剂可应用于更多工业工艺过程。接下来,将介绍可能应用热泵和已经应用热泵的工业过程。

高端空气能热泵制造商

蒸发

蒸发工艺主要用于食品工业,蒸发后,物质的含水量减少95%。通过提供热量,可使产品所含水分蒸发 ,蒸发出来的水蒸汽从蒸发器中排出,后经机械式蒸汽再压缩装置压缩。压缩后的蒸汽温度较高,进入热交换器换热以加热蒸发器。这种蒸发系统高效节能,只需提供机械蒸汽再压缩装置所需的动能即可。只需安装辅助加热器用来加热进入蒸发器前的物质。蒸发工艺的条件(气态热源和低的温升)非常适合应用机械式蒸汽再压缩热泵技术。蒸发器主要制造商已将机械式蒸汽再压缩热泵作为高效蒸发器的一个标准组成部分。

干燥

干燥工艺是世界上应用广泛的工业过程之一,可用于许多工业部门,工作温度一般低于100° C。在空气再循环过程中热泵可以达到节能的工作条件。这些干燥装置必须有良好的缘性能,而且要尽量减少外部环境的空气交换。加热了的空气会吸收来自被干燥物质的水分。热泵干燥是一个连续的过程,先将潮湿的空气通入热泵,先热泵将吸收空气中的热量,并将空气温度降至凝点温度以下。之后再次加热空气,但是在加热之前,要先将吸收的水分冷凝,后再将除湿后的空气通入干燥室。与传统的干燥过程相比,热泵干燥会节约大量能源,因为空气在整个过程中都没有离开干燥室,特别是食品工业,产品的质量会因此提高(Colak 2009)。由于热泵干燥机有这些优势,因此已经用于工业生产中,主要集中在木材和食品加工等行业。

巴氏杀菌

在巴氏杀菌工艺中,将产品的温度加热到60℃至135 ℃,利用这个温度杀死病菌。巴氏杀菌主要用于延长奶制品的保质期。与干燥工艺相类似 ,巴氏杀菌工艺也需要同时进行加热和冷却。在一个标准的巴氏杀菌工艺中,牛奶进入巴氏杀菌器其温度约为5℃,然后加热,在很短的时间内加热到135℃( 1〜2秒),之后再冷却至5℃。在冷热牛奶之间已经开始使用再生式热交换器。而热泵可用来弥补这个过程的能量损失。先它从杀过菌的牛奶中吸收热量,然后进一步加热来自热交换器的热牛奶。整个过程牛奶保持液态,因此CO2热泵用于该工艺尤为合适。德国的一个热泵制造商在宣传自己的产品时,就特别指出其热泵在牛奶巴氏杀菌工艺中的应用。

供暖

建筑物在冬季必须供暖,因为内部无法获得足够的热量来补偿建筑物向环境散失的热量。而且,由于过程制冷的废热温度不够高,仅为30至40 °C,所以,无法直接用于供暖,因此不得不被废弃掉。而用于住宅域的普通热泵可以将废热温度进一步提。在德国这种技术被广泛应用。由于供暖需求具有季节性,所以先应明确是否有工业生产过程在运行的初始阶段可以利用这些被提升的热能,而且这样做可以增加热泵的运行时间,从而缩短投资回收期。

洗涤

许多行业都需要清洗和烘干过程,而这两项工作所需的温度一般低于100° C。热泵技术目前已经应用于自动传送带清洗系统。与干燥技术中热泵的应用相类似,热泵被用来除去清洗装置出口空气的水分,利用吸收的热量来加热清洗装置水箱中的水。这种方法不仅高效节能,还能减少清洗装置排出的热量和水分,这意味着工厂对空气调节的需求量减少。目前已计划在分批洗涤过程中使用R245fa制冷剂的高温热泵。

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