用于产生节能蒸汽的高温工业热泵

当前 HTIHP 的加热能力范围从 20 kW 到 20 MW。在 30 °C 升程时，性能系数 (COP) 可达 5.8。当从 120 °C 的散热器温度产生 70 °C 的升程时，COP 会降低到 2.2 和 2.8 之间。COP 是衡量热泵产生的热能与其消耗的电功率相比的量度。废热的使用和所涉及的热力学允许热泵产生比其电能消耗更多的热能，从而导致 COP 大于 1。

从可持续性的角度来看，HTIHP 对蒸汽产生很有吸引力，因为它们不会为锅炉运行产生二氧化碳温室气体排放，因为不需要燃烧化石燃料。但是，必须为热泵提供可再生电力，以实现全面的环境效益。

热力循环中的蒸汽和水水可用于 HTIHP 的热力循环以产生 140°C 左右的温度。温度范围为 85 至 95 °C 的废热可以升高到产生工艺蒸汽所需的温度。

在这种热力循环中使用蒸汽和水是 PILLER HTIHP 背后的基本原理。它在工业规模上用于将废热转化为有用的工艺热和蒸汽。废热通常来自蒸馏塔冷凝器、温热的工艺废水或热烟气，温度可能为 50-90 °C。这明显高于室外空气、地热和地下水，后者是用于空间供暖应用的热泵的标准散热器。然而，这些废热温度不满足产生蒸汽所需的温度。

PILLER 技术使用高性能鼓风机以适当的压力和温度提供蒸汽，以提高废热的温度并产生蒸汽。高温也可以用作蒸馏塔底部的再沸器。与其他热泵一样，该系统在经济性和可持续绿色能源方面是一个可行的解决方案。

碳氢化合物和含氟气体作为热力学流体
在荷兰，Wemmers 和其他研究人员开发了一种使用丁烷 (R600) 作为制冷剂气体的热泵。它可以从 60°C 的废热以 1.9 的 COP 输送高达 2.4 bar (125°C) 的低压蒸汽。该技术已集成到由 Bronswerk Heat Transfer 和荷兰能源研究中心开发的 HTIHP 中。它提供了一种经济高效的方法，可以将废热提升到可在工业过程中重复使用的水平。

在韩国，Lee 等人使用 R245fa 作为制冷剂气体创建了用于产生低压蒸汽的 HTIHP。内部热交换器安装在热泵回路中以确保过热，然后将产生的热量传递到循环加压水系统。通过将一部分水闪蒸到两相区域中，它被转化为蒸汽。使用此配置可​​实现 104 至 123 °C（1.2 至 2.2 bar）的蒸汽温度，使用 60 °C 的散热器源和 105 °C 的蒸汽温度可获得大约 3.5 的 COP。

在过去的 20 年中，神户钢铁一直在以 Kobelco 品牌销售“Steam Grow”热泵。它们的操作依赖于 F-Gas，主要应用领域包括食品和饮料杀菌、浓缩汤和果汁、干燥操作和酒精蒸馏。在某些系统中，额外使用半封闭双螺杆压缩机可以提高温度并产生 165 °C 的高压蒸汽。这可以从 70 °C 的废热沉产生，系统 COP 为 2.5。