高温热泵(160℃高温热泵价格)

工业生产链的规划者发现了高温热泵（HTWP）。

资料来源：弗里奥森公司
用于工业余热的高温热泵。

首先，这与增加热泵总体经验有关，其次，客户对寻求环保解决方案的要求日益增加，第三，与增加对气候友好型投资的公共资金有关。哪些方法在乳制品行业中是合适的，通常是典型的？

许多工业过程需要在 80 至 140 °C 的温度水平下加热。 同时，企业产生的工业废热温度范围为20、30、40°C及更高。如果温升不超过 50 或 60 K，则可以以节能的方式“提高”热泵的更高需求。然而，在所有工业部门中，只有少数规划者通常能够利用这种潜力，除非低温如果不加以处理，可以直接集成到工艺中。

德国目前的情况是，工业的能源消耗约为4000 petajoules。其中18%发生在高达150°C的温度范围内。通过将热泵的温度范围扩展到超过120°C的流动温度，它们可用于利用以前大部分未使用的大量废热供应，从而为避免二氧化碳排放做出重大贡献，截至2020年，对高温热泵（HTWP）在工业中的可能应用进行了全面的技术和市场分析，得出了相应的结论。它来自瑞士的州际应用科学大学Buchs NTB，那里来自能源系统研究所。不久将介绍该出版物中的一些要点。然而，首先，关于热泵技术的一些想法：

热泵的决定性热力学技巧是，它在运行期间通过压缩机增加制冷剂的入口压力和温度，从而将再冷凝的开始与原始蒸发温度分离。它将冷凝的开始转移到更高的温度范围。产生的冷凝热作为从废热中吸收的蒸发热变为返回加热回路，从而将其提升到流动中。总的来说，热量从下到上，从冷到暖，实际上是在发生，一种物理上的不寻常，说得适度。

资料来源：欧统局
工业热泵在欧洲的潜力。

因此，原则上，HTWP的设计基于两种方法：第一种方法在同一设备中切换两个，三个或四个制冷剂回路，有时使用不同的标准制冷剂，每个都有自己的压缩机，因此可以将源温度从经典的0到20°C“泵送”到80或90°C。这通常是它的结束。第二种方法适用于特殊制冷剂，其特性调整为仅在高于约40°C的高温（机器废热）下蒸发，并允许高达150°C的流动温度。

第一组由Buderus，iDM Energiesysteme，Hautec，Viessmann等知名品牌主导。第二种方法是向特殊设计或特殊热泵的方向发展。NTB主要仔细研究了具有这种原理的机器选择，输出功率约为50 kW至10 MW。

还有传播的障碍。首先，研究人員認為，由於缺乏對這種總體的知識和經驗，人們會受到懷疑。此外，化石燃料的低能源价格减缓了使用速度，在工业方面，HTWP只是一个利基市场，因为在这个温度范围内具有低全球变暖潜能值的制冷剂供应有限，或者可用的制冷剂对设计提出了很高的要求。在40至95 K的温度范围内，各种工业机器的测量COP值在2.4至5.8之间。 NTB的Cordin Arpagaus博士列出了115页研究中的主要客户：化学品/制药，食品，金属，纸张。它以欧洲联盟统计局欧统局的数据为基础。因此，HTWP仅在食品和饮料领域就可以满足约150 PJ的热量需求，即干燥，蒸发，巴氏杀菌，灭菌，蒸馏，烟熏和浓缩领域。

       来源：阿拉帕格斯
高温热泵的加热能力取决于最大流量温度。

关于在这些过程中实施高温水性水产的一些细节在论文“气候中和牛奶加工的挑战”中进行了讨论。作者Jörg Hinrichs博士教授是霍恩海姆大学乳品科学与技术系主任。在“远离一次能源”的格言下，他用乳制品行业的数据和例子补充了Arpagaus的研究。对于乳品厂来说，骨料在两个方面是合适的。一方面，为了自己公司的循环经济。另一方面，作为外部客户的能源，例如用于当地市政公用事业的本地或区域供热网络。

例如，在蒂罗尔州的Wörgl，三台总计约4兆瓦的高温热泵每年从奥地利第二大奶酪生产基地“Tirol Milch”向市政区域供热网络输送约21，000兆瓦时，温度为85至90°C。 这些机器来自施蒂里亚州弗劳恩塔尔的弗里戈波尔。“Tine”是挪威最大的乳制品生产商，由向公司供应原料奶的农民拥有合作社。卑尔根的新乳品厂为整个地区提供新鲜牛奶、奶油和果汁。来自新特劳普林的克朗斯股份公司与“Tine”一起设计了一个由热泵和冷水机组组成的三级系统的能源概念。该装置产生的热水温度分别为 67 和 95 °C，压力相对较低。

来源：阿拉帕格斯
基于最大值测量的平均 COP 绝对值和百分比。

传统上，食品和饮料生产商，包括乳制品厂，使用化石燃料锅炉进行巴氏杀菌和超高温。然后，产品必须再次冷却，由于缺乏客户，低温废热从未使用的冷却过程中逸出。在Tine的情况下，HTWP将制冷和压缩空气系统中的废热“回收”用于巴氏杀菌机等。使用通常的电力组合，该过程的二氧化碳排放量减少了约50%，而绿色电力则为零。第三个例子是，东弗里西亚奥里希的“吕克乳品厂”将来将把废水送入寒冷的局部供暖网络。一般来说，今天的食品加工主要是热处理和随后的冷藏相结合，以延长保质期。经验表明，加热和冷却的这种平行性将总COP增加到2 x COPH – 1

在公式中，COPH是加热模式下HTWP的效率系数。在同时加热和冷却模式下，COP 加热/冷却从 COPH 的假设 3.5 攀升至总 COP 6。因此，与没有高温热泵的版本相比，采用HTWP的系统能耗降低到六分之一。

Arpagaus评估了14台标准高温热泵的COPH温升为50 K。它振荡约45%的最大值，基于卡诺过程。这是由初始温度HTWP（以开尔文为单位）除以行程计算得出的。如果初始温度为100°C或370K左右，工业废热为40°C，则COPH为2.8（= 370：60 x 0.45）。

根据Arpagaus的结果，霍恩海姆大学调查了使用HTWP的乳制品的能源成本优势。在这一点上，环境评估被排除在外，因为电力结构正在越来越多地转向可再生能源，因此就气候目标而言，HTWP的使用无论如何都有助于气候保护。然而，能源成本是一回事，投资成本是另一回事。他们需要公共资金。因为只要工业用电的成本是天然气等一次能源的三倍，HTWP就无法为食品制造商买单：2020年，德国工业的平均电价为8.5美分/千瓦时，而天然气的平均电价为2.5美分。按照这个比率，HTWP的总COP为3.4，例如作为巴氏杀菌的能源供应商，只有能源成本优势。以 20 至 30 °C 的冷却水为能源，温升在 50 至 70 K 之间（取决于目标温度），计算出约 3.5 至 4.7 的 COP 加热/冷却。另一方面，对于超高温灭菌牛奶，冲程必须为 110 K（从 30 到 140 °C）。缔约方会议总数仅为2.3。因此，能源成本将变得相当昂贵。

       来源：阿拉帕格斯
工作温度和在某些选定部门可能使用高温热泵（蓝色和黄色）。

然而，很难估计新联邦政府或“红绿灯联盟”打算采取什么措施来遏制气候变化，从而调整能源价格。但不仅国家受到挑战。借助光伏和热太阳能集热器，太阳能行业为乳品厂提供了降低电力成本的直接工具。光伏组件产生廉价的电力，太阳能集热器至少提供预热的温度，因此轮毂的ΔT在个别情况下从70到30和40 K熔化，因此COP攀升到5或6的健康值。

Jörg Hinrichs在演讲中提到加工原料奶的能量需求为0.1千瓦时/千克牛奶和二氧化碳当量为1千克/千克牛奶。排放物是在牛奶收集、加工、包装、运输和零售过程中产生的。根据德国乳制品工业协会 （MIV） 的数据，2020 年德国约有 60，000 个农场或 400 万头奶牛生产了 3300 万吨牛奶。德国牛奶和奶酪消费量造成了3300万吨二氧化碳，占家庭壁炉年温室气体的4.5%。仅在非常狭窄的乳制品行业，就将污染物排放量减半，其中包括回收废水热量，已经为符合1.5°C的目标生产线做出了可衡量的贡献。无论如何，乳品厂中含能废水量相当可观。每 1 m3 牛奶至少会产生 1 m3 的废水。假设可用ΔT为10 K，每年约有400，000 MWh流入下水道系统，牛奶量为3300万立方米。 编译 陈讲运