热泵系统在工业余热回收中应用的技术经济性分析优秀毕业论文 参考文献.pdf

国内图书分类号：tk11+5 学校代码: 10213 国际图书分类号：697 密级: 公开 工工程程硕士学位论文硕士学位论文 热泵系统在工业余热回收中应用的 技术经济性分析 硕 士 研究生： 陈宏民 导 师： 王文宇 副教授 申 请 学 位：工程硕士 学 科：建筑与土木工程 所 在 单 位：长春市公安消防支队 答 辩 日 期：2010 年 4 月 授予学位单位：哈尔滨工业大学 classified index: tk11+5 u.d.c: 697 dissertation for the master degree of engineering technical and economic analysis of heat pump system applied in industrial waste heat recovery candidate: supervisor: academic degree applied for: speciality: affiliation： date of defence: degree-conferring-institution: cheng hongmin assoc. prof. wang wenyu master of engineering building and civil engineering changchun fire detachment april, 2010 harbin institute of technology 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - i - 摘要摘要 针对当前出现的世界能源危机，我国将节能减排工作提升到国家战略高度， 在能源消耗行业中，工业能耗占有相当大的比重。很多工业部门存在一边放热， 而另一边却需热的不合理能量利用形式，具有很大的节能潜力。这些能量利用常 规方法很难加以利用，而将目前应用于建筑的热泵根据具体工艺条件加以改造， 应用于工业工艺流程之中，能够收回部分废热。 本文从几个方面分析了热泵及其技术经济性。首先，综述了热泵发展的历 史，国内外应用的情况，热泵工作的原理和关键技术；其次，分析了几种评价热 泵性能的方法，并通过热力学分析和建立数学模型的方法讨论了影响其性能系数 的不同因素；再次，列举分析了双钱载重轮胎有限公司成功地将冷水机组系统改 造为热泵系统，并用所回收的热量供给需热的蒸汽锅炉的工程项目，分时段对该 项目热泵系统所回收的热量、所消耗的电能、水量进行了量化分析，并与原冷水 机组系统对比论证，从节能、环保的角度出发，根据所节省煤量计算给出向大气 中减少的污染物排放量；最后，利用经济学理论，以静态指标和动态指标相结合 的方法，评价了项目投资的可行性。 关键词：关键词：节能；性能系数（cop） ；工业热泵；经济性评价 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - ii - abstract in view of the world energy crisis, our country will put energy-saving and emission reduction to a high degree of national strategies. in the sector of energy consumption, the industrial sector occupies a large proportion. however, in many industrial fields, there is an inconsequence energy utility structure, which releases energy in one side while need energy in the other side. these departments own huge energy-saving potential. the energy could not easily used in a routine way. however, if we alter the heat pump using in the construction according to the technical condition, we can utilize heat pump reclaiming part of waste heat in the course of technology. this article introduces heat pump and its technology economy from three aspects. firstly, it describes the development history of heat pump, the application of our country and abroad, the working elements and pivotal technology of heat pump. secondly, it lists several ways of heat pump performance evaluation, it also analyses the different factors which affect its performance coefficient through thermodynamic analysis or establishing mathematical model. again, it talks about the case of changing the water chiller system into the heat pump system successfully which belongs to shuang-qian load tyre ltd, and also, the new system could supply heat that recovered from the working course to steam boiler that needs heat; it makes quantitative analysis about the heat that heat pump system recover, the consumption of electricity and water at different times, makes some comparison with the water chiller system; from the view of energy-saving and environmental protection point, it quantifies the reduction of emissions to atmosphere according to quantifying the savings of coal. lastly, it estimates the feasibility of the project investment combining static index and dynamic index according to economics theory. keywords: energy-saving, coefficient of performance (cop), industrial heat pump, economic evaluation 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - iii - 目 录 摘要 . i abstract . ii 第 1 章 绪论 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.1.1 我国大量消耗能源，可持续发展战略受到严重挑战 . 1 1.1.2 能源安全问题涉及到国家经济安全领域 . 1 1.1.3 我国能源现状及未来形势展望 . 2 1.2 我国的工业余热回收 . 4 1.2.1 我国工业能耗及工业污染形势严峻 . 4 1.2.2 利用热泵回收工业余热 . 6 1.3 主要研究内容 . 6 第 2 章 热泵技术 . 7 2.1 热泵及其应用的发展史 . 7 2.1.1 热泵的历史 . 7 2.1.2 国外热泵应用发展状况 . 8 2.1.3 国内热泵应用发展状况 . 9 2.2 热泵的原理及其分类 . 10 2.2.1 热泵工作原理 . 10 2.2.2 热泵的分类 . 12 2.3 热泵的关键技术 . 13 2.3.1 高效换热器 . 13 2.3.2 新工质的研究 . 16 2.3.3 节能自动控制 . 18 2.4 工业热泵技术 . 19 2.4.1 工业热泵的起源 . 19 2.4.2 工业热泵的原理 . 19 2.5 本章小结 . 20 第 3 章 工业热泵系统性能评价 . 21 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - - iv 3.1 基于热力学定律的热泵性能评价 . 21 3.1.1 热泵运行的热力学分析 . 21 3.1.2 热力学第一定律分析方法 . 22 3.1.3 热力学第二定律分析方法 . 23 3.2 工业热泵实例评价 . 24 3.2.1 工程概况 . 24 3.2.2 设备火用效率和火用损的计算 . 25 3.2.3 结果分析 . 28 3.3 本章小结 . 29 第 4 章 工业热泵的经济性分析 . 30 4.1 项目经济性评价的主要方法与内容 . 30 4.1.1 统计评价方法与对比原则 . 30 4.1.2 项目经济性评价的主要内容 . 31 4.2 工业热泵的实例分析 . 36 4.2.1 项目背景 . 36 4.2.2 项目原有方案及改造方案 . 36 4.2.3 工业热泵系统的节能分析 . 39 4.3 工业热泵实例的财务评价 . 45 4.3.1 静态指标评价 . 45 4.3.2 动态指标评价 . 46 4.4 本章小结 . 47 结论 . 48 参考文献 . 49 攻读学位期间发表的学术论文 . 51 哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 . 52 致谢 . 53 个人简历 . 54 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 1 - 第1章 绪论 1.1 课题背景 1.1.1 我国大量消耗能源，可持续发展战略受到严重挑战 2000 年，我国能源消耗 12.8 亿吨标准煤，创造了 1.0785 万亿美元的国内生产 总值，人均能源消费量 1 吨标准煤左右，能源强度 1187 吨标准煤/百万美元国内生 产总值，每消耗 1 吨标准煤创造了 843 美元的国内生产总值。2000 年，美国消耗 能源 32.6 亿吨标准煤，创造了 9.96 万亿美元的国内生产总值，人均能源消费量 11.6 吨标准煤，能源强度 327 吨标准煤/百万美元国内生产总值，每消耗 1 吨标准 煤创造了 3056 美元的国内生产总值。由此可以看出，美国每消耗 1 吨标准煤创造 的国内生产总值是中国的 3.6 倍，或者说，按美国的能耗水平创造中国的国内生产 总值，只需要消耗 3.5 亿吨标准煤。从另一个对比也能验证这个问题。2000 年我 国消耗能源 12.8 亿吨标准煤，约为世界能源消费量 124.3 亿吨标准煤的 10，产 生的国民生产总值 1 万亿美元，仅占世界总量 31.8 万亿美元的 3.2。同样说明我 国单位能源消耗创产值仅占世界平均水平的 1/3，也就是说，我国的能源强度和产 值能耗与国际的差距不是百分之几，而是 3 倍左右。 最近几年，随着科技的发展及新能源的开发应用此种状况虽然有所改观，但 是与国际能源消耗创造产值相比还有一定差距，使得我国可持续发展战略的实施 受到严重的挑战。 1.1.2 能源安全问题涉及到国家经济安全领域 能源安全中最重要的是石油安全。20 世纪 70 年代发生的两次世界石油危机， 导致主要发达国家经济减速和全球经济波动。本世纪以来，石油价格不断攀升 （见图 1-1） ，2008 年初原油期货价格超过 100 美元，油价上涨对全球经济特别是 石油进口国经济产生较大影响，一些国家甚至因石油涨价引发社会动荡。从历史 上看，发达国家在实现工业化的过程中，除开发利用本国能源资源外，还利用了 大量国际资源。至今，许多发达国家依然高度依赖国际油气资源。在经济全球化 不断发展的今天，能源资源的全球化配置是大势所趋。但是，不合理的国际政治 经济秩序以及能源市场规则，给发展中国家利用国际资源设置了重重障碍一些地 区冲突和局部战争，也有深刻的能源背景。由于国内资源制约等因素，中国保障 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 2 - 能源供应特别是油气资源供应需要利用国际国内两个市场、两种资源。目前，石 油对外依存度已经接近 5000，今后可能还会更高一些。国际石油市场的稳定，对 中国的能源安全，经济安全乃至国家安全的影响会越来越大。 图 1-1 国际市场石油价格增长走势1 长期以来，日本每年都要从中国进口煤炭，但从 2004 年，日本开始从美国进 口煤矿。由于原材料短缺，韩国政府已经禁止废旧原材料的出口，同时还要求所 有驾驶人员每 10 天就停止开车一天以节约能源。有评论认为，中国能源和原材料 消耗的增加使整个能源短缺的矛盾进一步激化。日本能源经济研究所的专家认为 目前东北亚地区能源使用不甚合理，这一现状令人忧心，而中国现在所面对的问 题也正是目前本地区所面临的共同问题。 国际能源委员会根据手中的材料也预测中国在未来 30 年对煤的需求增长将占 到世界需求增长的一半，这个数字也超过了 27 个经合组织国家需求增长总和的 6 倍。目前，中东是东北亚最主要的石油供应地区，占到整个地区石油进口的 75，毫无疑问，需求的增长加大了东北亚地区对中东地区的依赖。东北亚现在 已经开始着手在能源问题上进行合作。韩国能源经济研究所总裁 lee sang-gon 也 认为：“由于东北亚国家之间缺乏良好的合作机制，因而会使单个国家在能源危机 发生时显的十分脆弱。”然而，中国争夺俄罗斯西伯利亚石油管道开发权的“安大 线”败给日本的“安纳线”令人深思。 除与中国争夺俄国石油开发权外，日本也开始积极与伊朗合作从事石油的开 发经营。伊朗 azadegan 油田是目前中东地区最大的油田之一，储量估计达到 260 亿桶，日均产量约为 30 万到 40 万桶，该油田出产的石油未来会占到日本石油总 进口的 101。 1.1.3 我国能源现状及未来形势展望 我国人口占世界总人口的 20，已探明的煤炭储量占世界储量的 11、原油 占 2.4、天然气仅占 1.2。人均能源资源占有量不到世界平均水平的 50，人 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 3 - 均煤炭资源仅为世界平均值的 42.5，人均石油资源为 17.1，人均天然气仅为 13.2。我国是煤炭大国，但世界 7 个煤炭大国中其余 6 国的储采比都在 210 年以 上，只有我国的储采比不足百年。按单位国土面积计算，我国石油、天然气平均 丰度值仅为世界平均丰度值的 57和 45。石油、天然气等优质能源供应不足的 结构性矛盾日益突出。因此，我国能源资源是相对匮乏，不宜笼统地称“地大物 博，物产丰富”，实际情况是“地大物不丰，能源人均少”。另一方面，我国又有巨 大的节能潜力，能源利用效率还较低。因此，我们应建立正确的“资源意识”，并具 有相应的“忧患意识”和“节能意识”，形成“节约能源，人人有责”的良好社会氛围。 在改革开放后的 20 多年里，我国经济年均增长 9.7，而能源消费的年均增长仅 为 4.6。按国内生产总值计算，20 多年累计节约和少用能源 10.2 亿吨标准煤， 万元国内生产总值能耗下降 64左右，年均节能率达 4.6（世界最高，约为 oecd 国家的 2.5 倍） 。近 4 年来，我国的能源消费量基本没有增加，仍保证了国 民经济的高速发展。不可否认这里有节能工作取得的成就，但也应该认识到，这 是在我国能源利用率较低、能源浪费较大的条件下取得的，而且主要应归功于改 革开放、经济结构调整和能源的优质化。 展望今后能源消费发展趋势，我国将面临一个严峻的形势。今后如果进一步 加大节能力度、降低能源消费按年均能耗增长率为 2.8的方案计算（即国内生产 总值平均增长率 7，能源消费弹性系数 0.4） ，到 2040 年，我国一次能源的总消 费量将达 38.6 亿吨标准煤，是现在能源消费量的 3 倍，人均能源消费量约为 2.5 吨标准煤。我国工程院的专家预测：到 2040 年，我国的能源消费量应在 30-38 亿 吨标准煤之间，而到本世纪中叶，国内每年最多可供应的一次性能源生产量为 32 亿吨标准煤（假定再建 60 多个大亚湾核电站，核电装机容量达到 1.2 亿千瓦；水 电再建 10 个三峡水电站的发电容量，把 2.6 亿千瓦可经济开发的水电资源都开发 完毕，煤炭开发增长到极限的 19 亿吨标准煤，可再生能源开发增长到 4.6 亿吨标 准煤） 。即使这样，人均能源消费量也只能增加 1.5 倍。而我国基本实现四个现代 化，gdp 至少要达到 10 万亿美元以上。这时人均也不足 7000 美元。目前，世界 人均 gdp 为 5300 美元，如果按 1的增长率计算，40 年后为 7890 美元。所以， 我国 40 年后 gdp 达到 10 万亿美元，人均 gdp 仅相当于世界平均水平，这时的 gdp 要增至现在的 9 倍，人均 gdp 要增加 7 倍多。如果我国基本实现了四个现代 化，gdp 要达到 15 万亿美元以上，则 gdp 要增加 14 倍，人增 gdp 要增加 11 倍，而人均能源消费量却只能增加 1.5 倍，这个差距是巨大的。因此，我国今后较 长期的能源消费年均增长率应控制在 2.5左右，而且应前高后低、越来越低，才 能实现到 2040 年能源消费降到零增长的目标。因此，能源利用效率和效益必须逐 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 4 - 年提高，而且要越来越高。 节能是我国实现可持续发展战略目标的最经济、最有效的途径，是可持续发 展战略的重要组成部分。节能涉及社会、政治、经济、文化、技术等国民经济和 社会发展的各个领域，节能工作是关系各行各业、各个方面的全社会的系统工 程，既是企业行为也是政府行为，是全社会的共同责任。只有各级政府、各有关 部门、各企事业单位、甚至每个家庭、每个人都认识到节能的重要性，千方百 计、群策群力、常抓不懈地努力才能做好。近年来，能源供应从全面紧张到暂时 性的缓和，能源形势发生了很大变化。但我们必须居安思危，能源供不应求仍将 是我国经济长期快速发展的重要制约因素。解决我国能源供不应求的矛盾，近期 要努力提高常规能源的利用效率和效益，远期还要积极开发利用新能源和可再生 能源。我国实现全面小康和四个现代化不可能走发达国家大量消费能源的老路， 只能靠逐步提高能源利用效率和经济效益，促进国民经济向节能型发展，走资源 节约型的经济可持续发展之路。在即将到来的经济全球化、政治多极化、市场一 体化、商品个性化的知识经济时代，只要我国科技和经济的发展能跟上由信息、 生物、材料科学等的迅速发展所带来的新技术和工业革命的步伐，坚决贯彻执行 节能优先的长远战略方针，把节能降耗作为传统工业技术改造和企业扭亏为盈的 重点，提倡适度消费的与大自然和谐共存的生活方式，就完全可以依靠高效、清 洁利用常规能源和积极开发利用新能源和可再生能源，来实现我国现代化建设的 宏伟目标。 1.2 我国的工业余热回收 1.2.1 我国工业能耗及工业污染形势严峻 世界各国工业能源消费一般只占能源消费总量的三分之一左右，而在我国， 工业能耗占总能耗近 70%6。许多经济大省工业能耗占比甚至显著高于 70%。 2001 年到 2004 年，全国能源消费年均增长率为 10.1%，工业部门能源消费年均增 长率为 12.8%；全国电力消费年均增长率为 13%，工业部门电力消费年均增长率 为 18%。工业部门的能源消费由 2000 年占全国能源消费的 66.58%上升到 2004 年 占 68.41%；工业部门的电力消费由 2000 年占全国电力消费的 64.7%上升到 2004 年占 77%。其中冶金、化工、建材、石化等 4 个高耗能行业的能源消费增长量占 工业部门能源消费总增长量的 52.2%，电力消费增长量占工业部门全部电力消费增 长的 48.3%。工业用能在中国能源消费中比重很高，节约潜力巨大，可以充分挖 掘。在工业化过程中，应利用后发优势，广泛采用先进工艺和技术，使工业能耗 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 5 - 达到世界先进水平。当今世界，技术进步加快，新工艺、新设备不断涌现，提高 能效已经从单一设备的技术改进，向系统优化、整体提效发展。目前，世界先进 钢铁企业吨钢综合能耗仅为 630kg 标煤，今后还可能降至 570kg 标煤以下。大型 先进干法水泥回转窑水泥单耗只有 96kg 标煤，今后还可能降至 86kg 标煤以下。 同时，我国由于工业燃烧造成的环境污染日趋严重。仅以大气污染情况为 例，中国的 so2和 co2排放量分别居世界第一位和第二位；二氧化碳排放总量从 1980 年的 3.94 亿吨碳增加到 2001 年的 8.32 亿吨碳；燃煤排放的二氧化硫是造成 酸雨的主要原因，90 年代中期酸雨区面积比 80 年代扩大了 100 多万平方公里，年 均降水 ph 值低于 5.6 的区域面积已占全国面积的 30%左右。较严重的环境污染， 造成了高昂的经济成本和环境成本，并对公众健康产生较明显的损害，国内外研 究机构的成果显示，大气污染造成的经济损失占 gdp 的 3%7%。过去 6 年，中 国原煤年产量增加了近 12 亿 t，2007 年产量达到 25.4 亿 t，约占全球产量的 40。与此同时，煤炭大量生产和使用中存在一系列问题，如资源回采率低、浪 费严重，安全事故多发、死亡率高，对地表生态和地下水系破坏大。此外，so2、 烟尘、粉尘、nox以及 co2排放量也有所攀升，给生态环境治理带来了难度。中 国作为一个发展中国家，人均 co2排放量低于世界平均水平，但也面临着温室气 体减排的压力（见图 1-2、1-3） 。 图 1-2 人均 co2排放量国际比较1 图 1-3 主要国家燃料燃烧 co2排放情况1 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 6 - 高速发展的经济、能源使用的低效率，使我国的能源形势更趋严峻。尽管 2004 年创造了 9.5%的 gdp 增长率，但却消耗了全球 30%的能源和原材料，创造 的 gdp 也仅占世界的 4%，一味追求经济增长速度使生态环境更加不堪重负，因 此提高能源利用率和开发利用可再生能源是目前解决我国能源与环境问题的重要 途径之一。可再生能源是指不会随其自身转化或人类开发和利用而递减，即可持 续供给的清洁能源，目前主要是指水能、风能、生物质能、太阳能、地热能和海 洋能等。 1.2.2 利用热泵回收工业余热 目前世界上能源利用率最高的国家是日本(57%)其次是美国(51%)，再者是欧 盟(40%以上)。从一些文献的统计数字可以看出，在世界范围内，即使工业发达国 家也约有 43% 60%的能源转为废热而排掉了。我国目前能源利用率与工业发达国 家差距较大，据不完全统计只有 30%左右得到利用，其余基本变为废热而排放到 环境中，不仅浪费了大量能源，而且对环境造成了热污染。由此可见余热回收、 废热利用乃是节能的重要环节之一，同时还可以减少热污染，降低产品成本，提 高经济效益。 目前，利用热泵技术回收工业余热，挖掘低品位热能达到节约能源的目的， 普遍受到人们的重视。实践表明，热泵是一种有效的节能装置，节能率一般在 30%多，在回收利用中、低温废热能方面有明显的优点，能够达到有效的利用能源 的目的，收到显著的节能效果3。一些工业过程中需要大量的热能，如食品加工、 干燥、分馏等过程，以前我国由于能源结构和能源价格的原因，工业热泵极少能 得到应用。近年来，由于环境问题而开始限制燃煤锅炉的使用，能源价格也得到 了调整，热泵已在食品加工、干燥、化工过程中有了一定的应用。但其应用的程 度远远不够，仍有极大的发展空间，这也是我国热泵技术应用以后要发展的一个 主要方向。 1.3 主要研究内容 通过以上分析可知，我国在未来对能源的需求量会大大增加，如果处理不好能 源问题，将会在很大程度上影响可持续发展战略的实施，我国能源过度消耗，能 源危机涉及到国家经济安全领域，节能已成为可持续发展战略的重要组成部分。 我国工业能耗占总能耗比重可达 70%，且呈逐年递增趋势，以此同时，较低的能 源利用率不但造成浪费而且对环境形成热污染。工业领域节能潜力巨大，可以充 分挖掘，实践表明，在该领域运用热泵技术能够收到显著的节能效果。 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 7 - 第2章 热泵技术 2.1 热泵及其应用的发展史 2.1.1 热泵的历史 热泵的理论基础起源于十九世纪早期卡诺的著作，他在 1824 年发表关于卡诺 循环的论文。这个理论经过 30 年后，在 1854 年初开尔文提出：冷冻装置可以用 以加热尔后许多科学家和工程师对热泵进行了大量的研究，这种研究持续了 80 年 之久。1852 年威廉汤姆逊发表了一篇论文，首先提出一种热泵设想，亦称热能放 大器。室外空气吸入气缸中进行膨胀，降温冷却的空气通过室外换热器吸收环境 空气中的热量，再进行气缸被气缸压缩到大气压力，使其温度升到高于环境温 度，送往用户，以供采暖之用4。 在 19 世纪 70 年代，应用这些原理的制冷设备的开发工作得到了迅速的发 展。在开发制冷设备这一整个历史时期内，热泵的开发工作却落后到后面。这主 要是因为热泵的开发工作要取决于能源费用和能源有效利用率，同时也取决于各 种可能利用其他加热器的使用情况等。 直到 20 世纪 2030 年代，热泵才取得较快的发展。当时，英国安装了第一台 热泵。1930 年霍尔坦在他的著作中介绍了 1927 年苏格兰一台家用热泵的安装及实 验情况，这台热泵以 空气为热源做热水供应和采暖用。 最早的大容量热泵的应用是在美国南加利福尼亚爱迪生公司的洛杉矶办事 处 。在 19301931 年间，它将制冷设备用于供热，得到 1.451.98 的制冷性能系 数值。 欧洲第一台较大上网热泵装置是 19381939 年间，在苏黎世突入运行的。它 以河水作热源，装有一台回转式压缩机，工质是 r12。这套热泵装置用来向市政 厅供热，出力 175kw，输出水温为 60并装有蓄热系统，同时也能在高峰负荷期 间采用电加热作为辅助加热。此装置夏季也能制冷。 日本在 1930 年第一次报导了热泵试验，1937 年在大型热泵的空调系统。采用 透平式压缩机，以泉水为低温热源。 40 年代，美国也开始对热泵有了进一步的认识、到 1948 年小型热泵的开发工 作有了很大的进展，家用热泵和工业建筑用的热泵大批投放市场。在英国 50 年代 也生产了许多小型民用热泵36。 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 8 - 热泵工业在 20 世纪 50 年代到 60 年代初（19521963）这十年中，又经历着 迅速成长阶段。由于热泵可以把制冷与采暖合用一套装置，而热泵若在电力充足 而电能价格又便宜的地区使用时，其运行费用低。因此，用户对热泵产生兴趣， 使热泵进入了早期发展阶段。 20 世纪 70 年代初期，人们广泛认识到矿物燃料在我们星球上是有限的。欧洲 各国和苏、日、美、澳等国家对热泵研究工作十分重视。苏、英、法、联邦德 国、丹麦、瑞典、挪威等国家都参加了世界能源组织 1976 年成立的“国际热泵委 员会”(hpp)。为了扩大人们对热泵的认识，促进热泵技术和装置在欧洲市场的健 康发展，2000 年又成立了非盈利性的欧洲热泵委员会(ehpa)。 2.1.2 国外热泵应用发展状况 近年来，欧美国家的科技工作者的联系较为密切，共同对热泵有关的环境问 题开展了广泛和深入的研究。近几年的国际地热学术会上，英国学者 curtis 代表 国际地热组织发表了一篇关于应用热泵系统的调查报告，其中总结性地结论为5： 1)热泵系统是世界能源市场的成熟技术之一，与现存的用电供热/制冷技术相 比具有稳定性能好、可靠性高、花费更少的优势； 2)热泵系统经济上与燃油和燃气锅炉不相上下； 3)如果考虑到包括环境效益、能源保障和长期利用在内，热泵系统是最好、技 术含量最高的替代产品。 根据国际上 19972000 年的数字统计，发达国家热泵产品的发展势头十分可 观。 表 2-1 给出了 2000 年一些欧洲国家热泵应用的详细情况5，现今在欧洲各国 用于供暖的热泵总数达到 600,000 套，而用于制取生活用水的热泵数量达卫 550,000 套。瑞典是用热泵进行供暖的最大国家，热泵数量达到 370,000 台，其次 是瑞士 67,000 台，德国 63,000 台，法国 30,000 台。 表 2-1 2000 年欧洲国家热泵机组的应用 国家 2000 年总量（台） 地源热泵 应用 地源 水源 空气源 德国 100,000 72% 11% 17% 63%用于住宅供暖 荷兰 29,500 n/a n/a n/a 43%用于住宅供暖 瑞典 370,000 72% 12% 16% 90%用于住宅供暖 瑞士 67,000 40% 5% 55% 91%用于住宅供暖 法国 30,000 15% n/a 85% 95%用于住宅供暖 表 2-2 给出了 1997 年到 2000 年内欧洲一些国家市场增长率的有关数据。在最 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 - 9 - 近的 3 年里，欧洲各国安装的热泵数量年平均增长率大约是 15%。然而，各国热 泵市场差异很大，增长最有活力的市场是法国(25%)和芬兰(25%)，其次分别是德 国(22%)、瑞典(15%)和瑞士(11%)。造成这种不同的原因就是各国市场的成熟情况 不同，这主要取决于各国对市场促进政策的执行情况。 表 2-2 1997 年2000 年欧洲国家热泵市场的增长 国家 1997 1998 1999 2000 现售量 （台） 增长率 (%) 现售量 （台） 增长率 (%) 现售量 （台） 增长率 (%) 现售量 （台） 增长率 (%) 德国 3600 56 4350 20 4700 8 5750 22 荷兰 1150 88 1600 39 950 -40 n/a n/a 瑞典 17000 37 18500 9 20000 8 23000 15 瑞士 5200 24 6150 18 6500 6 7200 11 法国 1700 0 3000 81 6000 87 7500 25 从以上分析可以看出，欧洲热泵本世纪初总体发展十分迅速，但各国差异较 大，产生这种差异的主要原因是由于各国采取了不同的政策所致。 2.1.3 国内热泵应用发展状况 相对世界热泵的发展，我国热泵的研究工作起步约晚 2030 年左右。但从中 国情况来看，众所周知，旧中国的工业十分落后，根本谈不上热泵技术的应用与 发展。新中国成立后，随着工业建设新高潮的到来，热泵技术也开始引入中国2。 早在 20 世纪 50 年代初，天津大学的一些学者已经开始从事热泵的研究工 作，1956 年吕灿仁教授的“热泵及其在我国应用的前途”一文是我国热泵研究现存 的最早文献，为我国热泵研究开了个好头。20 世纪 60 年代，我国