热泵利用技术ppt课件

1、热泵机组,热泵 热泵从工程热力学原理上说实质就是制冷机。热泵技术是一种节能技术，能够提供比驱动能源多的热能，在节约能源、保护环境方面具有独特的优势。目前空调系统中应用的是蒸气压缩式热泵装置，既能在夏季制冷又能在冬季制热，是一种冷热源两用设备。,制冷循环,制热循环,四通阀主阀体内部构造,先导阀内部构造,热泵的低位能源 热泵的热源对热泵的装置、工作特性、经济性有重要影响，作为热泵的热源应满足以下要求： 热源温度尽可能高，使热泵的工作温升尽可能小，提高制热系数 热源尽可能提供必要的热量，最好不需附加装置 热源对换热器设备无腐蚀作用，不产生污染和结垢,热泵分类,按照热源种类分 水源热泵 地源热泵 空气源热泵,禁止直接抽取地下水，目前禁用！,地源热泵掘井机,热泵热源,空气 优点：易于得到，对换热设备无害 缺点：温度变化大，容易结霜 当外界环境温度太低时，需要设置辅助加热器或蓄热器来补充热泵的不足热量。,空气源热泵经济性评价指标 制热季节性能系数（Heating Seasonal Performance Factor）,若热泵室外蒸发器温度降至0以下，表面凝水会冻结成霜。霜层逐渐加厚，减小传热能力

2、，增大空气热阻。空气源热泵机组室外盘管融霜控制是最重要同时又是最困难的控制问题。,空气源热泵除霜方式 时间-温度控制 每隔一定时间融霜装置开动一次，当蒸发温度低至-2时开始融霜，在13时停止 温差控制 蒸发器出口温度与室外空气温度差 蒸发器空气压力控制 蒸发器进出口压力差，当盘管结霜时压力增大，按照预定的压差控制融霜开始,水 优点 水比热高，热容量大，水温较稳定，传热性能好，水成为最佳热源 缺点 水资源减少，应用较困难，费用昂贵,地下水 温度稳定，可作为恒温热源，但需注意水质，水资源枯竭和地面下沉问题，目前已禁用 地表水 利用河水或海水为热源，海水水温稳定，是良好的热源,水源热泵工作原理 水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量。而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。,水源热泵系统的组成 水源中央空调系统的是由末端（室内空气处理末端等）系统，水源中央空调主机（又称为水源热泵）系统和水源水系统三部分组成。,用户（室内末端

3、等）系统由用户侧水管系统，循环水泵，水过滤器，静电水处理仪，各种末端空气处理设备，膨胀定压设备及相关阀门配件组成。 水源中央空调主机系统由压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。 水源水系统由水源取水装置，取水泵，水处理设备，输水管网和阀门配件等组成。,水源热泵的特点,水源热泵优点 由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的热源，所以其具有以下优点： 属可再生能源利用技术 水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。,高效节能 水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18-35，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和水冷却塔式，机组效率提高。,运行稳定可靠 水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性，不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。,环境效益显著 水源热泵技术采用的制冷剂，可以是R22或R134A、

4、R407C和R410A等替代共质。水源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。,一机多用 一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。,自动运行 水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长达到15年以上。,水源热泵局限性, 可利用的水源条件限制 水源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。而且水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。, 水层的地理结构的限制 对于从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构，确保可以在经济条件下打井找到合适的水源，同时还应当考虑当地的地质

5、和土壤的条件，保证用后尾水的回灌可以实现。, 投资的经济性 由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响，水源的基本条件的不同；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。虽然总体来说，水源热泵的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比，在不同地区不同需求的条件下，水源热泵的投资经济性会有所不同。,土壤 优点 全年土壤温度波动小，随深度增加，温度稳定 埋地盘管不需要除霜 土壤有较好的蓄能作用 不需要风机，减少噪声 土壤源热泵运行情况优于空气源热泵,缺点 土壤导热系数小，换热强度弱，需要较大换热面积 在连续运行过程中，盘管与土壤换热引起土壤温度变化，引起热泵运行工况变化 室外埋管工程量大，造价高,土壤源热泵影响因素,土壤导热系数 土壤含湿量 冻土对盘管传热的影响 土壤表面作用，如周围温度变化、降雨、蒸发、太阳辐射的不断变化以及通过土壤缝隙的渗入使盘管周围土壤再湿等，都会影响埋管的换热,土壤源热泵影响因素,沿管长方向土壤特性变化剧烈，温度变化大，将使系统运行不稳定 地下水位线位置，如果盘管安装位置接近或低于地下水位线时，可以加强土壤传热,热泵在空调供热系统中的

6、应用,空气源热泵 空气-空气热泵 窗式或分体式冷暖两用型空调机，卧式或立式风冷型冷热风机组，风冷热泵机组为自动控制的整体组装式空调机，压缩机、冷凝器、蒸发器、离心风机、轴流风机、热力膨胀阀、时间/温度除霜器等均组合在一个箱体内，只需通过风管将处理好的冷（暖）风输送到房间内。,变制冷剂流量空调系统（VRV） VRV系统以制冷剂作为输送介质，模块式结构，形式灵活。 特点： （1）运用自如的高效容量控制 节约能源 精确的室温控制,（2）制冷机配管长度延长 VRV系统制冷剂配管最长为100m，最大高低落差可达50m 液体回流会造成液击 回油困难 （3）管线、接头均可容易选择 （4）控制方式多种多样 （5）运转成本低,空气-水热泵 压缩机：活塞式、涡旋式、螺杆式 制冷、制热所得冷量和热量可通过介质水传输到较远的用冷、用热设备。适用于冬季室外空调计算温度较高，无集中供热热源的地区，作为中央集中式空调系统冷、热源设备。,优点： 冷热源兼用，一机两用 整体性好，不占用有效建筑面积 采用风冷，无冷却塔和冷却水系统 冬季供暖比直接电加热供暖效率高,缺点： 夏季采用风冷冷凝器，冷凝压力高，COP值比水冷机组

7、低 冬季供热当室外温度较低，供热能力不足时要提供辅助热源供热 空气侧换热器要求的换热面积大，造价高,水源热泵,水-水热泵机组 优点： 运行性能稳定，COP值较高 可充分利用江河、湖、海水体的自然能源，冬季供暖所需能耗少 结构简单、轻巧,缺点： 应用受自然条件限制，需要有充沛的水源 对水源水质要求高,水-空气热泵 水源热泵机组在夏季按供冷工况运行时，房间回风通过直接蒸发式表冷器降温除湿后送入房间。 冬季，机组按照热泵工况运行，通过换向阀，改变制冷剂流向，水侧换热器用作蒸发器，空气侧换热器用作冷凝器，回风通过冷凝器加热后送入房间，实现室内供热,优点 没有冷冻水系统及相应的保温工程，减少管道占用空间 施工简便，不用集中供热、供热机房 分散型系统，便于分户独立计算用电量,缺点 运行噪声大 冬季供热时必须要有专门的辅助热源设备 只处理回风，无新风补给功能，室内空气品质难以保障 水循环系统水质要求高,其它热源热泵的应用 地源热泵 与空气源热泵和水源热泵相比，地源热泵增加了地下埋管换热器 以太阳能为热源的热泵 太阳能可以直接作为供暖热源，通过集热器直接加热载体，但它也可以作为热泵热源,地源热泵,地下

8、埋管换热器的结构形式 水平埋管有单、双层之分，单层埋深为1.0m，双层埋深为2.0m。 垂直埋管按埋深分深埋和浅埋两种，h30m为深埋。垂直埋管有单管、U型管和套管。 水平埋管占地面积大，垂直埋管占地面积小,地源热泵,水平埋管,垂直埋管由于埋管太深，影响土壤自然恢复，施工费用较高，维修麻烦 水平埋管埋深浅，土壤自然恢复能力快，而且施工维修相对容易 运行稳定性，水平埋管地源热泵不及垂直埋管，但水平埋管比空气源热泵要好,地下埋管换热器的埋深,水平埋管换热器的外径一般在20-50mm之间，埋深为0.5-2.5m 垂直埋管 管径 埋深 DN20 30-60m DN25 45-90m DN32 70-150m DN40 90-180m,地下埋管换热器的换热量 垂直埋管换热器的换热指标为40-100W/m 水平埋管换热气的换热指标为30-50W/m 地下埋管换热器的管径 地下埋管换热器管径增加，换热面积增大，换热效果好。但若管径增加到使管内流体处于层流区，换热性能就会降低。埋管内流体处于紊流区或过渡区才能保持较高的对流换热系数,地下埋管换热器的管材 为保持良好的水质，要求管壁不生锈、不结垢、不滋生

9、细菌，避免污染水源 要求管材耐温性能好，抗冷冻，在低温时仍能保持良好的韧性和强度，工作温度应在-5070之间 要求管材耐腐蚀和抗老化性能好，使用寿命在50年以上，与建筑物同步,要求管材抗压性能好，额定工作压力应在0.6MPa以上 要求管材表面光滑，流动阻力小 要求管材导热性能好 要求管材便于安装，剪切方便，易于弯曲 目前常用管材 PE(聚乙烯)管，PB(聚丁烯)管，PVC管，聚乙烯管导热系数是普通PVC管的2.5倍,空气源热泵冷热水机组的基本特点,夏季机组消耗电能以实现制冷，冬季消耗电能并同时吸取室外空气环境中的低位热能转化为空调热源 空气源热泵夏季运行能耗比为3.4左右，低于水冷式冷水机组，冬季运行制热量与耗电量之比2.5-3.5左右 设置于露天屋面，不需要占有有效室内空间,空气源热泵冷热水机组的基本特点,无冷却水系统，不需要为空调设置锅炉房，安全、卫生 单机制冷量小，有利于根据不同用户设置独立空调系统，便于计量收费 冬季运行需要化霜，当室外温度低于-5时，制热量明显下降，温度更低时会影响启动 热泵单位冷量价格近似为水冷式冷水机组的2-3倍,水源热泵冷热水机组特点,性能系数高于空气源热泵 应用于有废热源或便于采用洁净地表水的场合以及需同时供冷、供热的大型建筑时，具有明显的节能意义。 水源热泵噪声大,

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