超级温升热泵供热技术

　　热泵从低温热源取热、产生高温热能，将“热”从低温“泵”向高温。为了实现这种非自发的热力过程，需要高品位能量驱动。从驱动角度上分类，热泵可分为机械能驱动的压缩式热泵，高温热源驱动的吸收式热泵、吸附式热泵，和其他形式的热泵。未来能源结构以新能源电力为主，电驱动的压缩式热泵是未来节能供热的重要技术。超级温升热泵也是电驱动压缩式热泵。供热包括民用供暖和工业蒸汽。民用供暖中，特别是集中供暖，严寒期的供水温度一般需要100℃左右；工业蒸汽领域，大多需要2-8公斤的蒸汽压力，饱和温度在120-170℃之间。然而，可回收余热的温度普遍不高，比较常见的余热有循环冷却水、地热、地表水、空气能等。除少数特定工艺的工业余热及特定地点的地热之外，余热温度普遍在50℃以下，冬季的空气能更是0℃以下。在这种情况下，常规热泵无法实现高温供热的余热利用，需要采用超级温升热泵。超级温升热泵以电力驱动，实现最低从小于-20℃的余热取热、最高产生超过170℃的大温升效果，温升幅度近200℃。极限情况下，可以利用空气能产生0.8MPa的工业蒸汽。超级温升热泵采用了多工质复合压缩、降膜蒸发冷凝、模块化等先进技术，提高设备的经济性。

　　多工质复合压缩技术

　　压缩式热泵的制冷工质种类很多，不同的工质适用工况范围和经济性不同。在近200℃的温升范围内，没有一种工质可以经济高效的覆盖全温差范围，需要采用多段提升技术，每段采用合理的工质，利用多级多工质复合压缩的方式，实现超大温升，保证经济性。大温升范围内分段是否合理、工质是否经济、多级参数是否匹配，是超级温升热泵成败的关键。

　　降膜蒸发冷凝技术

　　多工质复合压缩中的工质不同，无法在内部直接连通，需要采用换热的方式隔离。降膜蒸发冷凝技术，可以在一个换热器内实现上级冷凝和下级蒸发之间的直接传热，减少不必要的换热环节，降低投资和运行电耗。该技术换热面两侧均为相变过程，设计难度较大，关键在于蒸发和冷凝侧的流场设计，使换热面两侧的气体和液体顺畅流动，保证蒸发、冷凝过程顺利进行。

　　模块化技术

　　余热回收现场条件千变万化，需要根据现场余热条件、供热需求进行个性化设计，利用合理分段的热泵回收余热，提高经济性。超级温升热泵采用模块化设计，把近200℃的温升段分为多个模块，可以根据现场情况快速选择合适的温度段组合，实现项目的最优化设计。这是超级温升热泵快速推广的基础。超级温升热泵给供热领域提供了一种极限解决方案。当然，超级温升的代价是电耗增加、投资提高，经济性变差，这也是客观规律决定的。温升过大，甚至在设备生命周期内，超级温升热泵的经济性还不如电锅炉，这也是可能出现的情况。超级温升热泵只是给余热回收提供了一种解决方案。每个供热项目的情况不同，需要梯级利用余热：优先利用高温余热，再选择低温余热，直至空气能。特别是自身用热后的余热，尽量避免大温差的传热、散热，建议增加换热面积、提高余热温度，给热泵提供较好的热源，提高项目经济性。