高效节能环保冷热源能量复合系统科技研发项目

能源是经济和社会发展的重要物质基础，是经济增长的推动力量，决定了经济增长的规模和速度，能源环境的承载力也是经济发展方式的重要节点。
　  目前我国经济增长有较好的支撑条件，但也面临资源和环境承载能力的约束问题。2009年我国多项经济指标都超额完成了计划，惟有节能降耗4%的目标没有实现，全年能源消耗总量达到了31亿吨标准煤，高居世界第二大能源消耗国，仅次于美国。拉动能源消费的因素主要有两个方面，一方面随着城市化进程加快，道路、桥梁等基础设施建设任务繁重，对高耗能产品的需求不减；另一方面，随着居民生活水平的提高，交通、生活和建筑物用能将呈现快速增长的趋势。跨入“十二五”后，我国要大力发展经济建设，同时须加大节能减排力度，明确提出在“十二五”规划期间，我国单位GDP能耗必须下降幅度为15%～20%。
　  因此，促进经济发展的同时，还必须处理好节能降耗减排的问题。一方面要不断调整产业结构、推广新技术新工艺新材料，大量进口国外先进、低耗能的技术设备，努力实现节能减排的目标，不走“边发展、边治理”的弯路。另一方面，目前我国经济高速增长、商品供应充裕，在不影响人民生活水平改善的前提下，以降低经济增长为代价，主要是降低高耗能的制造业的增长速度，降低第二产业比重和速度，大力发展第三产业，换取资源消耗最少、环境污染最小、为子孙后代造福最大的良好自然和谐环境。
　  
　  第一部分 企业简介
　  
　  昆明金利马热力设备有限公司于2003年6月经昆明市工商行政管理局批准成立，注册资本5000万元。公司是专业从事宾馆、酒店、桑拿浴池、住宅小区、学校、医院等需集中供热水系统及暖通空调项目的产品研发生产，藏书方案设计、安装及售后服务“一条龙”的国家高新技术企业。2005年、2006、2007年、2008年、2009年、2010年公司分别成为国家发改委、国家工信委、国家科技部、云南省科技厅科技、昆明市科技局、官渡区科技局计划项目承担单位。
　  成立以来，公司始终将主要精力投入到供热水系统及暖通空调工程需要产品的研发、生产以及工程项目的设计、施工、开发与创新中，不断跟踪及吸收节能产品的世界先进技术，通过与具体项目结合，一步一个脚印，走出一条集成创新的道路。公司自主开发了多项热泵技术，拥有供热水系统多项专利，产品系统稳定、工艺先进，与传统供热方式相比较节能70％以上，目前均已广泛应用在住宅小区、宾馆酒店、医院学校、桑拿泳池、工矿企业等需要供热水的场所。
　  
　  2004年9月，刘江（公司总经理）设计的“冷热四用空调机组”获国家“实用新型专利证书”，专利号ZL 03 248072.5 。此外，还向国家申请两项专利目前已受理，申请号2006.2002.2660.0和2007.2010 4691.5。
　  2009年9月，公司通过云南省科技情报研究所对“热泵节能热水器技术”进行查新。情报所在国内外查询的结论为：公司“应用于热泵节能热水器的双蒸发、双冷凝联合技术未见有公开文献及专利报道”、“本课题提出的能满足70℃热水交换的高温冷凝器并应用于空调热水器一体机未见有公开文献报道”。说明公司所开发的双蒸发、双冷凝联合技术的新颖和独特。
　  2005年10月，公司在同行业中率先获得了中国质量认证中心对热泵热水器产品的“中国国家强制性产品认证证书”（3C强制性产品认证），从而按国家要求取得了市场准入资格。
　  2005年12月，由云南省科技厅认定昆明金利马热力设备有限公司为高新技术企业，并授予认定证书。
　  2005年6月，国家商标局受理了公司“JLM金利马”商标的注册（申请号：4734983）。
　  2007年1月，金利马公司研发生产的家用及商用太阳能、热泵、空调热水一体机等主要产品，符合《中华人民共和国标准化法》、《企业标准化管理办法》以及有关法律法规对企业标准备案的有关规定，顺利通过云南省企业产品标准备案。
　  2007年12月，公司生产的空气源热泵热水器、太阳能热水器、空调热水一体机等产品，技术先进、质量过硬，得到社会各界的一致好评，并大量应用于实际工程项目，“金利马”商标被云南省人民政府评为“著名商标”。
　  2008年1月，金利马公司顺利通过ISO9001：2000重量管理体系认证，明确其适用范围为：空气源热泵系统、太阳能热水器及空调器的生产和服务等。
　  2008年12月，由于公司产品质量好、技术先进，得到广大客户的认可并在实际工程项目上大量应用，“金利马”商标被昆明市人民政府评为“知名商标”。
　  2009年6月，金利马公司研发生产的太阳能、热泵等产品顺利通过中国国家强制性产品认证，即3C认证，是所属行业首家通过3C认证的企业。
　  2009年6月，由于公司不断开拓创新，发展各种相关新型产品，实现公司跨越式发展，被云南省人民政府评为“创新型非公有制企业”。
　  2009年7月，公司研发的太阳能联合热泵机组，由于技术领先，质量过硬，较国际相关产品更加节能，成为云南省科技厅项目承担单位，并根据相关要求实现产业化。
　  2009年4月，由于公司产品技术领先、质量过硬，经中华人民共和国海关审定，符合国家工业产品出口条件，荣获中华人民共和国海关颁发的“进出品许可证”。
　  2009年5月，由于公司技术先进、理念领先，且产品质量好，工程项目设计优，安装实施规范等，得到了中国节能协会和广大客户的高度赞扬和认可，公司成为《热泵辅助的太阳能热水系统（储水箱大于0.6t)技术规范》国家标准负责起草单位。 
　  2009年12月，由于产品质量过硬，售后服务优良，被昆明市工商行政管理局、昆明市企业信用促进会共同评为2008～2009年“重合同守信用”企业。
　  2010年1月，公司项目组在总结实际工程经验结合公司现有技术，充分吸收国际太阳、热泵先进技术的基础上，开发出新一代热水机组：太空能热水器——基于直膨式太阳能热泵的建筑一体化节能热水系统，并获得国家发明专利，专利号：200810032462.6。
　  2010年1月，金利马热力设备有限公司在所从事的项目上，符合国家相关规定，执行的标准达到国际先进水平，顺利通过中国质量认证中心ISO9001：2008和GB/T 19001-2008认证（即CQC认证），明确其适用范围：空气源热泵系统、太阳能热水器及空调器的生产和服务等。
　  2010年5月，经中华人民共和国科学技术部考证，公司开发的产品，技术含量高，在国际上具有一定的领先优势；产品质量好，节能效果显著。批准金利马热力设备有限公司“国家火炬计划”项目承担单位。
　  2010年10月，公司被认定为“国家级高新技术企业”。
　  2010年9月，公司的发展和从事的节能环保事业得到了社会各界的认可，被云南省工信委评为云南省首批省级成长型中小企业。 2010年12月，由于公司产品质量好、技术先进，并被广大客户采用，被昆明市人民政府评为“云南省八强太阳能企业”。
　  2010年12月，由住房和城乡建设部杂志社和全国高科技建筑建材产业化委员会相关专家审核之后认为，昆明金利世热力设备有限公司，无论是其提供的“金利马”系列节能产品，还是具体实施的工程项目，在可再生能源建筑应用领域发挥相当的作用，具有典型示范性强、适合在全国范围推广等特点。一致通过公司成为全国30家“中国可再生能源建筑应用重点推荐企业”我公司也是云南省唯一入选企业。
　  公司现有员工156人，有专业职称68人，占员工总数43%，其中高级职称4人，中级职称38人，初级职称26人。95%的员工为中青年，学历：本科及以上68人，大专20人。公司创新人才选拔机制，由在节能行业中有突出成绩的工作人员担任公司主要领导，从而为公司未来的稳定发展奠定了坚实的基础。
　  
　  
　  第二部分 成果内涵和具体实施方案
　  随着国家西部大开发战略的实施，特别是胡锦涛总书记提出“桥头堡”战略以来，云南省提出建设绿色经济强省，充分利用区位优势，把节能环保产业开发作为重点，促进云南经济又快又好的发展。
　  今年作为“桥头堡”战略中长期（十年）规划的第一年，加之云南及其面向的东南亚地区可再生能源十分丰富，特别是太阳能资源，如果能充分利用，将极大的缓解能源带来的压力，促进经济的快速发展。
　  目前，环境和能源问题已是当今全世界各国关注的焦点，近几年，随着我国经济建设的飞速发展，我国能源供需极度紧张，很多省市拉闸限电，进口原油增加，能源约束矛盾更加突出。重多的人口，相对贫乏的资源、落后的基础（经济的、资金的、国际贸易的），面对全球经济一体化的激烈竞争，巨大的能源和环境压力使我们面临严峻的挑战。在这危机时刻国务院及时提出一项重大战略任务：在全国上下建立“高效节能环保社会，建立循环经济”。要想达到人与人、人与自然、人与经济及社会的和谐发展，中国当代节能环保的重要性比任何国家都紧要，我们深刻的认识到节能环保已关系到中华民族的复兴、人类的生存和发展。
　  国家节能中长期规划提出四个方面的目标：一是宏观节能量指标。到2010年每万元GDP（1990年不变价，下同）能耗由2002年的2.68吨标准煤下降到2.25吨标准煤，2003—2010年年均节能率为2.2%，形成的节能能力为4亿吨标准煤。2020年每万元GDP能耗下降到1.54吨标准煤，2003—2020年年均节能率为3%，形成的节能能力为14亿吨标准煤，相当于同期规划新增能源生产总量12.6亿吨标准煤的111%，相当于减少二氧化硫排放2100万吨。二是主要产品（工作量）单位能耗指标。2010年总体达到或接近20世纪90年代初期国际先进水平，其中大中型企业达到本世纪初国际先进水平；2020年达到或接近国际先进水平。三是主要耗能设备能效指标。2010年新增主要耗能设备能源效率达到或接近国际先进水平，部分汽车、电动机、家用电器等达到国际领先水平。四是宏观管理目标。2010年初步建立与社会主义市场经济体制相适应的比较完善的节能法规标准体系、政策支持体系、监督管理体系、技术服务体系。
　  为响应党和国家节能减排的号召，昆明金利马热力设备有限公司及时组织成立了项目攻关组，投入大量的人力物力开发各种节能效果好的新型节能产品。项目组研究开发的高效节能环保冷热源能量复合系统，可替代燃煤、燃油、燃气锅炉及热水器的高效可再生能源环保设备和热水装置，与传统太阳能相比，高效节能环保冷热源能量复合系统不仅可吸收空气中的热量，还可直接吸收太阳能量，通过制冷剂温差吸热和压缩机压缩制热后，与水换热，大大提高热效率，实现了对可再生能源的充分利用，是将电热水器和太阳能热水器的各自优点完美结合于一体的新型热水器，是开拓和利用可再生能源最好的设备之一，很适应当前国家提倡的循环经济发展的道路。“金利马”高效节能环保冷热源能量复合系统既是对可再生能源的开发利用，又是真正意义上的环保产品。公司已开发生产的直式太阳能热泵利用系统，已获得国家专利，这是“金利马”高效节能环保冷热源能量复合系统下的一个产品。这种系统装置对太阳能的利用更加充分、高效，并克服了传统太阳能热水器和空气源热泵热水器的不足，被誉为“太空热水器”。已通过省节能监测中心严格检测，确定为利用可再生能源的高效节能环保新型产品，是电锅炉、燃煤锅炉、燃气锅炉以及燃油锅炉及热水器理想的替代品，其使用范围广阔，必然为全球经济发展节约能源，为我国、云南省循环经济和又快又好的发展做出更大的贡献。
　  第一节 产品技术创新介绍
　  
　  一、“金利马”高效节能环保冷热源能量复合系统概述
　  “金利马”高效节能环保冷热源能量复合系统是将太阳能热水器储水箱与空气源热泵冷凝器结合成一体，在立式或卧式水箱内安装热交换装置并与热泵工质循环管路连通。它主要由太阳能集热器、蒸发器、压缩机、冷凝器、热力膨胀阀、储水箱等部件组成。在晴天，由太阳能真空管集热器或平板集热器吸收太阳辐射能，用微循环方式直接加热储水箱内的冷水。当自动控制装置探测到太阳能水箱内的水温达不到设定值时，热泵开始工作并通过混合工质与水箱内的水进行热交换，最终保持水温稳定。热泵的工作原理是把环境介质中贮存的能量在蒸发器中加以吸收而蒸发，蒸发后的制冷剂被压缩机吸入并压缩成高温高压的气体，然后被排入设置在太阳能储热水箱底部的冷凝器中放热。制冷剂蒸气通过工质循环系统内，与水进行对流换热而得到冷凝，同时水得热而升温。冷凝器的工质经膨胀阀或毛细管节流又重新流入蒸发器中，由此完成一次工作循环。阴天或夜间，热泵蒸发器通过吸收环境大气中的低品位热源，保障热泵正常工作，从而可以全天候的产生热水。
　  “金利马”高效节能环保冷热源能量复合系统与常规太阳能热水器不同，它将太阳能热利用技术与热泵技术以互利的形式结合起来，通过消耗少量的电能，将周围环境中的大量低品位能源（太阳能、空气等）利用起来，经热泵压缩机压缩变为高品位能源。太阳能与热泵联合应用装置现在大多是单一的热水器，其只能解决生活卫生热水的需要。而我公司开发的“金利马” 高效节能环保冷热源能量复合系统不仅可解决生活卫生热水的需要，同时可作为空调制冷和地板采暖的能量来源，不仅提高了这种先进装置的利用效率，而且更降低了人民生活水平提高对能源的直接需求。而且弥补了常规太阳能或单一热泵产品的不足，具有全天候性，耐候性等诸多优点，既适用于家庭供暖、制冷和热水供给，又可适用于集中供暖供热系统，是一种新型的最节能的环保型供暖供热制冷装置。
　  二、“金利马”高效节能环保冷热源能量复合系统技术原理
　  “金利马”高效节能环保冷热源能量复合系统一般是指利用太阳能作为蒸发器热源的热泵系统，区别于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组。它把热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来，可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。集热器吸收的热量作为热泵的低温热源，在阴雨天，直膨式太空能转变为空气源热泵，非直膨式太空能作为加热系统的辅助热源。因此，它可全天候工作，提供热水或热量。 
　  （一）“金利马”高效节能环保冷热源能量复合系统的分类 
　  “金利马”高效节能环保冷热源能量复合系统根据太阳集热器与热泵蒸发器的组合形式，可分为两大类：直膨式（direct-expansion solar assisted heat pump，DX-SAHP）和非直膨式。 
　  在直膨式系统中，太阳集热器与热泵蒸发器合二为一，即制冷工质直接在太阳集热器中吸收太阳辐射能而得到蒸发。在非直膨式系统中，太阳集热器与热泵蒸发器分立，通过集热介质（一般采用水、空气、防冻溶液）在集热器中吸收太阳能，并在蒸发器中将热量传递给制冷剂，或者直接通过换热器将热量传递给需要预热的空气或水。根据太阳能集热环路与热泵循环的连接形式，非直膨式系统又可进一步分为串联式、并联式和双热源式。串联式是指集热环路与热泵循环通过蒸发器加以串联、蒸发器的热源全部来自于太阳能集热环路吸收的热量；并联式是指太阳能集热环路与热泵循环彼此独立，前者一般用于预热后者的加热对象，或者后者作为前者的辅助热源；双热源式与串联式基本相同，只是蒸发器可同时利用包括太阳能在内的两种低温热源。
　  
　  三、“金利马”高效节能环保冷热源能量复合系统的主要特点
　  作为新型产品，国家目前并没有针对高效节能环保冷热源能量复合系统的国家标准与行业标准。在有关标准出台之前，太阳能利用领域已经存在着有关太阳能热利用与热泵的行业有关规范，本产品既适用太阳能热规范也适用热泵利用行业技术规范。
　  （一）在技术方面, 本项目具有如下的技术先进特征: 
　  （1）符合国家有关太阳能热利用标准和热泵行业技术标准；
　  （2）有关节能指标优于普通的太阳能热水器或热泵热水器、空调等有关规范要求；
　  （3）该项目实现了太阳能与空气源热泵的整合，并且在节能指标方面做到领先。
　  （二）本项目高效节能环保冷热源能量复合系统装置的主要技术指标
　  1、主要特点
　  （1）高效节能
　  与传统太阳能带电辅助加热相比节电76％； 
　  与电热水器相比节电93.4％；
　  与燃气热水器相经节约费用92.9％；
　  与热泵热水器相比节电72.6％。
　  
　  （2）安全环保 
　  真空管采用高硼硅特种玻璃，吸热效率高达95％以上；平板集热器采用镍铜合金制作，吸热效率达到96%；无论采用真空管还是平板，温度最高可达70℃。 
　  储热水箱内完全没有电加热，杜绝漏电事故发生；
　  完全没有燃料泄漏引起中毒，爆炸等危险；
　  完全无任何有毒有害气体排放。
　  （3）智能全自动运行
　  高效节能环保冷热源能量复合系统装置由微电脑控制全自动运行，稳定性好；采用顶水法取用热水,可靠性强；
　  全天候24小时供热水，有效地解决了传统太阳能只有晚上才有热水和水量不足的缺点。
　  （4）安装方便
　  体积小巧、安装在楼面空地、天台等处。户用型占地面积仅2～3平方；
　  高效节能环保冷热源能量复合系统装置常压运行，产品安全耐用。
　  2、八大优点
　  （1）高效节能 
　  高效节能环保冷热源能量复合系统在有太阳光照时，优先利用太阳能；在太阳光照不足时，辅助加热利用空气源热泵输出热能，输入电能比(COP)平均达到4～8之间，与普通的太阳能热水器加入电热捧相比，热泵太阳能热水器节电3／4，与单一空气源热泵相比，高效节能环保冷热源能量复合系统节电75％以上。
　  （2）安全可靠
　  高效节能环保冷热源能量复合系统完全没有电加热，水电彻底分离，从根本上杜绝了普通太阳能热水器电加热漏电事故。高效节能环保冷热源能量复合系统与其它冷、热源比较，没有燃料泄露引起火灾、爆炸、一氧化碳中毒等隐患。
　  （3）绿色环保
　  高效节能环保冷热源能量复合系统无任何有毒有害气体排放、无温室气体、酸雨气体排放、无废热污染。
　  （4）使用方便
　  高效节能环保冷热源能量复合系统全天候24小时供应热水，有效地解决了普通太阳能只有晚上才有热水和用水量不足的缺点。同时复合系统可以为用户提供空调制冷、空气除湿、地板采暖、暖风及生活卫生热水等各种冷、热能源需求。
　  （5）操作简单