熱泵技術(shù)及地?zé)崂肞PT（300頁(yè)）

1、 熱泵技術(shù)環(huán)境與市政工程學(xué)院 劉雄參考文獻(xiàn)熱泵技術(shù)張旭化學(xué)工業(yè)出版社2007.02熱泵技術(shù)及其應(yīng)用陳東謝繼紅 化學(xué)工業(yè)出版社2006.03可再生能源利用與建筑節(jié)能王榮光沈天行 機(jī)械工業(yè)出版2004.01 緒論 熱泵的起源及定義熱泵的作用熱泵的歷史熱泵的分類關(guān)于水泵和熱泵 高水位 水 水泵 水低水位高溫?zé)嵩?熱量 熱泵 熱量低溫?zé)嵩?。熱泵的起源和定義理論基礎(chǔ):1824年提出的卡諾循環(huán)。熱泵的定義能實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器和冷凝器功能轉(zhuǎn)的制冷機(jī) 以冷凝器放出的熱量來(lái)供熱的制冷系統(tǒng)2.熱泵的作用利用低溫可再生能源的有效手段之一解決暖通空調(diào)的能源與環(huán)境問(wèn)題的有效措施之一可再生能源它是指那些隨著人類的大規(guī)模開發(fā)和長(zhǎng)

2、期利用，總的數(shù)量不會(huì)逐漸減少趨于枯竭，甚至可以不斷得以補(bǔ)充，即不斷“再生”的能量資源如：太陽(yáng)能、地?zé)帷L(fēng)能、水能、海洋能、潮汐能等國(guó)外研究情況國(guó)內(nèi)研究情況熱泵在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀3 .熱泵的歷史熱泵的歷史 理論基礎(chǔ):1824年提出的卡諾循環(huán)1852年：湯姆遜熱量倍增器（以空氣作為工質(zhì)）1912年瑞士蘇黎世安裝世界上第一臺(tái)水源熱泵系統(tǒng)1973年世界范圍的能源危機(jī)后，才受到特別關(guān)注國(guó)外研究情況 主要研究機(jī)構(gòu)：國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（IEA） 1978年專門設(shè)立熱泵的研究課題 一直延續(xù)到現(xiàn)在 共有14個(gè)國(guó)家參與課題研究 已完成25個(gè)子課題的研究 目前仍有4個(gè)子課題在進(jìn)行 國(guó)內(nèi)研究情況 上世紀(jì)五十年代開始研究，最早

3、開展成果 研究的單位是天津大學(xué)熱能研究所；1980年以后受到人們的重視，很多單位也開展研究，我校是其中之一；1990年以后得到大規(guī)模應(yīng)用。最廣泛應(yīng)用的是空氣源熱泵；2000年973項(xiàng)目高效節(jié)能的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題子課題資助了對(duì)空氣源熱泵的研究。 熱泵在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀 目前主要以空氣源熱泵空調(diào)器和中小型的商用空氣源熱泵 機(jī)組為主據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局2000年統(tǒng)計(jì)：在所有空調(diào)機(jī)組中，空氣源熱泵的占有率為48%；所耗電量占2000年全國(guó)總發(fā)電量的8.64%；地源熱泵、水源熱泵日益受到重視 熱泵的分類（）按驅(qū)動(dòng)能源種類分類： ）電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵 2）柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵 3）汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵 4）燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵 5）蒸氣透平

4、驅(qū)動(dòng)熱泵 6）熱能驅(qū)動(dòng)的熱泵：吸收式熱泵（）按工作原理分類）蒸氣壓縮式 最普遍，廣為應(yīng)用的一種形式。往復(fù)式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)）氣體壓縮式 熱泵工質(zhì)始終以氣態(tài)進(jìn)行循環(huán)而不發(fā)生相變?nèi)顼w機(jī)中的空氣壓縮循環(huán)3）吸收式分為兩類：第一類熱泵：其供熱溫度低于驅(qū)動(dòng)熱源第二類熱泵：其供熱溫度高于驅(qū)動(dòng)熱源4）熱電式5）化學(xué)熱泵（）按低溫?zé)嵩捶N類分類空氣源熱泵水源熱泵：地表水（河水、湖水、污水、海水等）、地下水土壤源熱泵太陽(yáng)能熱泵（）按供熱溫度分類低溫?zé)岜霉釡囟?00高溫?zé)岜霉釡囟?00（）按熱源與供熱介質(zhì)的組合方式分類空氣空氣熱泵空氣為熱源空氣水熱泵空氣為熱源水空氣熱泵水為熱源水

5、水熱泵水為熱源土壤水熱泵土壤為熱源土壤空氣熱泵土壤為熱源最后兩種方式也稱為：大地耦合式熱泵（）按熱泵機(jī)組安裝形式分類單元式熱泵機(jī)組分體式熱泵機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)安裝式熱泵機(jī)組第章熱泵的驅(qū)動(dòng)能源及性能指標(biāo)2.1 熱泵的熱源對(duì)熱源的要求： 供熱工況時(shí)，熱源溫度應(yīng)盡可能高熱源應(yīng)盡可能提供必要的熱量，避免采用附加裝置風(fēng)機(jī)、水泵等輔助設(shè)備的能耗應(yīng)盡可能小對(duì)換熱器應(yīng)無(wú)腐蝕，盡可能不產(chǎn)生污染和結(jié)垢設(shè)計(jì)中應(yīng)注意問(wèn)題：熱泵低溫?zé)嵩磁c輔助熱源的匹配當(dāng)沒(méi)有足夠蓄熱時(shí)，高峰負(fù)荷可采用輔助熱源熱源多元化當(dāng)有多種熱源可供利用時(shí)，應(yīng)合理組合蓄熱問(wèn)題太陽(yáng)能、空氣、水作為熱源，其溫度具有周期，或間斷性，應(yīng)考驗(yàn)蓄熱2.1.1 自然能源1.空

6、氣2.1.1 自然能源1.空氣優(yōu)點(diǎn)：使用方便，隨時(shí)隨地可以利用，是目前熱泵裝置的主要熱源缺點(diǎn)：空氣溫度、濕度隨地域和季節(jié)、晝夜有很大變化，對(duì)熱泵的設(shè)計(jì)和運(yùn)行有重要影響具體表現(xiàn)：隨著空氣溫度下降，熱泵的效率降低使空氣源熱泵的使用范圍受到限制 .空氣隨著空氣溫度的變化，使熱泵的供熱量與建筑所需熱負(fù)荷相矛盾結(jié)霜水河水、湖水、污水、海水（地表水）地下水2.1.1 自然能源水河水、湖水取水點(diǎn)、取水系統(tǒng)海水-取水點(diǎn)、取水系統(tǒng)及換熱器的防腐污水-水量、取水系統(tǒng)及換熱器的防腐.3.土壤土壤源熱泵：是一種利用地下淺層土壤中冷熱量的空調(diào)系統(tǒng)地表下5-400m 土壤作為低溫?zé)嵩吹膬?yōu)點(diǎn)：一年中土壤溫度波動(dòng)小且相對(duì)穩(wěn)定

7、，冬季土壤溫度高于地面空氣埋地?zé)峤粨Q器不需要除霜土壤具有較好的蓄熱性能，冬季從土壤中取出的熱量可在夏季得到補(bǔ)償土壤對(duì)地面空氣溫度波動(dòng)有衰減和延遲作用，故可以提供較低的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度埋地?zé)峤粨Q器不占用地面用地缺點(diǎn)：埋地?zé)峤粨Q器受土壤性質(zhì)影響較大連續(xù)運(yùn)行時(shí)，冷凝溫度或蒸發(fā)溫度受土壤溫度變化影響而發(fā)生波動(dòng)土壤熱導(dǎo)率較小，換熱量小現(xiàn)在的共識(shí)：在目前和將來(lái)土壤源熱泵是最有前途的節(jié)能裝置和系統(tǒng)之一4.太陽(yáng)能太陽(yáng)能利用技術(shù)與熱泵技術(shù)的結(jié)合有兩大類.太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)熱泵（solar powered heat pump, SPHP) 2.太陽(yáng)能輔助熱泵(solar assisted or aided hea

8、t pump, SAHP) 太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)熱泵：分為兩類太陽(yáng)能光電或熱電驅(qū)動(dòng)的壓縮式熱泵太陽(yáng)輻射熱直接驅(qū)動(dòng)的吸收式熱泵、吸附式熱泵、噴射式熱泵和化學(xué)熱泵特點(diǎn)：多數(shù)以制冷空調(diào)為主要目的，對(duì)太陽(yáng)能集熱溫度要求較高，普遍存在體積大，成本高，效率低等問(wèn)題，較難實(shí)現(xiàn)小型化和商業(yè)化發(fā)展太陽(yáng)能輔助熱泵特點(diǎn)：多數(shù)以供熱為主，對(duì)太陽(yáng)能集熱溫度要求不高，系統(tǒng)形式多樣，有合理的經(jīng)濟(jì)技術(shù)性能，較好的商業(yè)實(shí)用化前景分為兩類：直膨式非直膨式太陽(yáng)能輔助熱泵2.1.2 熱泵排熱熱源建筑物內(nèi)部熱源利用熱泵回收建筑物內(nèi)余熱典型系統(tǒng)：水環(huán)熱泵也稱為水源熱泵式冷熱風(fēng)機(jī)組它主要用在有內(nèi)區(qū)和周邊區(qū)的建筑物：內(nèi)區(qū)供冷周邊區(qū)供熱內(nèi)區(qū)制冷所排出的

9、熱量用于周邊區(qū)供熱，當(dāng)冷熱負(fù)荷不匹配時(shí)通過(guò)鍋爐或冷卻塔補(bǔ)充水環(huán)熱泵特點(diǎn)：一般僅在建筑物有余熱，系統(tǒng)按供熱工況運(yùn)行時(shí)，才具有節(jié)能的意義應(yīng)用：我國(guó)夏熱冬暖地區(qū)（如廣州，福州等）不適宜采用該技術(shù)，而北方和長(zhǎng)江流域地區(qū)（如北京，哈爾濱，上海，重慶等城市）適宜采用該技術(shù)生活廢水特點(diǎn)：經(jīng)污水處理場(chǎng)處理后的二次水全年水溫一般在10-23(污水處理工藝的要求）是熱泵理想的冷熱源也可直接利用原生污水作為熱泵的熱源原生污水即未經(jīng)處理的污水2.2熱泵性能評(píng)價(jià)指標(biāo)熱泵性能系數(shù)（coefficient of performance, cop) 它是指熱泵收益（供冷量或制熱量）與付出代價(jià)（所消耗的機(jī)械功或熱能）的比值同一

10、類型的熱泵，通常用標(biāo)準(zhǔn)工況（或額定工況）的性能系數(shù)來(lái)衡量不同熱泵的性能（）蒸氣壓縮式熱泵制熱系數(shù)能效比(energy efficiency ratio, EER)它是指熱泵供熱量與電動(dòng)機(jī)輸入功率的比值在我國(guó)，實(shí)際使用中認(rèn)為COP中的輸入功率是軸功（）吸收式熱泵性能指標(biāo)常用熱力系數(shù)表示：熱力系數(shù)是指吸收式熱泵的制熱量與輸入熱量之比熱泵的制熱季節(jié)性能系數(shù)Heating seasonal performance facter, HSPF)供熱季節(jié)熱泵的總供熱量與整個(gè)供熱季節(jié)總輸入能量之比它與熱泵本身的設(shè)計(jì)和制造有關(guān)，還與熱源，供熱負(fù)荷系數(shù)，熱泵的運(yùn)行特性有關(guān)供熱負(fù)荷系數(shù)：是指供熱設(shè)計(jì)負(fù)荷與熱泵提供熱

11、量之比3.熱泵能源利用系數(shù)()它是指供熱量與熱泵運(yùn)行時(shí)消耗的一次能源的總量之比可用于評(píng)價(jià)不同種類熱泵的性能不同供暖方式的值電采暖 0.3 鍋爐采暖 0.7 (電動(dòng))熱泵 0.9 燃?xì)廨啓C(jī)供熱（三聯(lián)供）1.45熱泵的（火用） 效率它是指收益（火用 ）與熱泵的消耗（火用 ）之比 （火用 ）的定義：在除環(huán)境外無(wú)其它熱源的條件下，當(dāng)系統(tǒng)由任意狀態(tài)可逆地變化到與給定的環(huán)境相平衡的狀態(tài)時(shí)，能夠最大限度地轉(zhuǎn)換為有用功的那部分能量與環(huán)境相平衡：熱平衡，機(jī)械平衡，化學(xué)平衡也是評(píng)價(jià)不同種類熱泵性能的指標(biāo)第章水源熱泵第一節(jié) 分類 水環(huán)熱泵系統(tǒng)（water loop heat pump) 主要用于同有供冷和供熱需求的

12、建筑物 地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)地表水熱泵空調(diào)系統(tǒng)具體類型1）水空氣熱泵機(jī)組 主要用在水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)具體類型2）水水熱泵機(jī)組 早在20世紀(jì)30年代就已問(wèn)世主要特點(diǎn)： 一機(jī)兩用（供冷和供熱） 一機(jī)三用（供冷、供熱和生活熱水） 小型機(jī)組設(shè)四通閥，實(shí)現(xiàn)制冷、制熱工況的轉(zhuǎn)換 大型的閉式環(huán)路水水熱泵機(jī)組無(wú)四通閥，通過(guò)水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制冷、制熱工況的轉(zhuǎn)換 采用水-水式熱泵機(jī)組的典型地下水源熱泵系統(tǒng)第一節(jié) 地下水源熱泵系統(tǒng)將地下汲出，利用其冷熱量后，再回灌到地下受地下水使用政策的影響較大（一）地下水源熱泵系統(tǒng)分類異井回灌地下水源熱泵（閉式系統(tǒng)）異井回灌地下水源熱泵（開式系統(tǒng)）同井回灌地下水源熱泵熱源井（二）地下水源

13、熱泵系統(tǒng)應(yīng)注意問(wèn)題（1）應(yīng)等量回灌 回灌的目的： 1）保護(hù)地下水源，避免出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害 2）改善和提高淺層地能（熱）的利用率 3）回灌保持含水層內(nèi)的壓力，維持淺層地能（熱）開采條件地下水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)注意問(wèn)題回灌方式： 1）重力回灌 又稱無(wú)壓自流回灌 依靠自然重力進(jìn)行回灌，即：依靠井中回灌水位和靜水位之差 優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單 適用于低水位和滲透性良好的含水層 我國(guó)大量采用地下水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)注意問(wèn)題2）壓力回灌 依靠水泵增加后進(jìn)行回灌 優(yōu)點(diǎn)： 有利于避免回灌的堵塞 維持穩(wěn)定的回灌速率和系統(tǒng)壓力 避免外界空氣侵入，而引起地下氣氧化 缺點(diǎn)：回灌時(shí)，對(duì)井的過(guò)濾層和含砂層的沖擊大適用于高水位和低滲透性的含水層和

14、承壓含水層地下水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)注意問(wèn)題（ 2）盡量避免在中細(xì)砂區(qū)域設(shè)立項(xiàng)目地下水源熱泵系統(tǒng)應(yīng)注意問(wèn)題（3）應(yīng)采用“小流量、大溫差”系統(tǒng)運(yùn)行方式（4）回灌井要定期回?fù)P，一般運(yùn)行15天左右，回?fù)P1020分鐘（5）避免熱貫通第二節(jié) 地表水源熱泵系統(tǒng)（一）分類 1）開式系統(tǒng) 有取水口 分為：間接式系統(tǒng)；直接式系統(tǒng) 2）閉式系統(tǒng) 換熱盤管直接放入水體中 分為：松散捆卷盤管；伸展開盤管（或slinky盤管） 開式系統(tǒng)、閉式系統(tǒng)原理圖開式系統(tǒng)開式系統(tǒng)取水方案開式系統(tǒng)取水方案開式系統(tǒng)取水方案開式系統(tǒng)取水方案閉式系統(tǒng)形式-松散捆卷盤管閉式系統(tǒng)形式-伸展開盤管（或slinky盤管） 閉式系統(tǒng)特點(diǎn)：1）循環(huán)介質(zhì)清潔，

15、可避免系統(tǒng)內(nèi)堵塞 2）循環(huán)水泵功率比開式系統(tǒng)小 3）存在傳熱溫差，系統(tǒng)性能系數(shù)比開式系統(tǒng)略有下降二、地表水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn) 1）冬季受地表水溫度的影響較大 2）地表水相對(duì)于地下水和土壤，是一種更容易獲取的低位能源。 開式系統(tǒng)的投資是地源熱泵系統(tǒng)中最低的； 閉式系統(tǒng)也比土壤源熱泵系統(tǒng)低 3）根據(jù)地表水質(zhì)的不同，要有合理的水處理方式其應(yīng)用取決于水源的面積，深度，水質(zhì)，水溫三、海水源熱泵系統(tǒng)1）海水溫度分布特點(diǎn) 在一定深度溫度隨季節(jié)變化 700米以下，溫度基本不變，672）系統(tǒng)形式 海水源熱泵系統(tǒng)(sea-watersource heat pump; SWHP) -用于區(qū)域供熱供冷 深水冷源系統(tǒng)(

16、Deep water source cooling; DWSC) -利用自然冷源，區(qū)域供冷 深水冷源系統(tǒng)(Deep water source cooling; DWSC)SWHP與DWSC的聯(lián)合運(yùn)行四、污水源熱泵北歐和日本發(fā)展較早（1）污水源熱泵形式直接式（或稱為開式） 熱泵蒸發(fā)器直接從污水中取熱量 間接式（或稱為閉式） 設(shè)有中間換熱器 中間介質(zhì)從污水中取熱量，熱泵蒸發(fā)器再?gòu)闹虚g介質(zhì)中取熱量 直接式系統(tǒng)（或稱為開式系統(tǒng)）間接式（或稱為閉式）。第三節(jié) 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)一、 概述水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)是指水/空氣熱泵機(jī)組的一種應(yīng)用方式用水環(huán)路將小型的水/空氣熱泵機(jī)組并聯(lián)在一起構(gòu)成一個(gè)以回收建筑內(nèi)部余熱為

17、主要特征的空調(diào)系統(tǒng)1955年獲美國(guó)專利，也稱加利福尼亞系統(tǒng)二、系統(tǒng)組成二、系統(tǒng)組成1.組成 四大部份：室內(nèi)水源熱泵機(jī)組（水空氣熱泵機(jī)組）水循環(huán)環(huán)路輔助系統(tǒng)（冷卻塔，加熱設(shè)備，蓄熱裝置）新風(fēng)與排風(fēng)系統(tǒng)常采用獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)：運(yùn)行特點(diǎn)：夏季制冷工況冷卻塔全部運(yùn)行水溫維持在35以下大部分機(jī)組制冷冷卻塔部份運(yùn)行內(nèi)區(qū)，周邊區(qū)冷熱負(fù)荷比例適當(dāng)時(shí)冷卻塔和輔助加熱器停止運(yùn)行水溫維持在1332之間蓄熱蓄存多余熱量大部分機(jī)組制熱水溫下降至13 部分輔助加熱器運(yùn)行冬季制熱工況輔助加熱器全部運(yùn)行水溫不低于13 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)可回收建筑物內(nèi)余熱靈活具體體現(xiàn)：用戶側(cè)室內(nèi)水空氣熱泵機(jī)組獨(dú)立運(yùn)行，工況自由選擇安裝靈

18、活可分期安裝系統(tǒng)布置方便，緊湊運(yùn)行管理方便可分戶計(jì)量收費(fèi)，調(diào)節(jié)靈活設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，周期短雙管系統(tǒng)可同時(shí)供冷和供熱室內(nèi)小型水空氣熱泵的性能不如大型冷水機(jī)組室內(nèi)噪聲一般高于風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組三水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：建筑物供暖和供冷負(fù)荷其計(jì)算方法與中央空調(diào)系統(tǒng)一樣機(jī)組的選擇和布置室內(nèi)水源熱泵機(jī)組形式：水平式，立式，坐地明裝式，立柱式，屋頂式等水平式可安裝在吊頂內(nèi)，減少空調(diào)設(shè)備的占用面積立式機(jī)房面積小，有平方米左右即可，常放在儲(chǔ)藏間坐地明裝式適用于周邊區(qū)，通常安裝在窗臺(tái)下或走廊處立柱式機(jī)組適用于墻角處安裝機(jī)組風(fēng)道的設(shè)計(jì)一般用低壓小風(fēng)管 風(fēng)速一般為2-3m/s 每100m的損失約為67pa在風(fēng)管上應(yīng)采取消聲措施

19、為了防止結(jié)露，送風(fēng)管應(yīng)進(jìn)行保溫處理.水循環(huán)管路(1)循環(huán)水溫度夏季，機(jī)組全部處于制冷工況 ，水溫超過(guò)35,就需進(jìn)行冷卻冬季，水溫低于13時(shí)，輔助熱源投入運(yùn)行當(dāng)機(jī)組供熱量較富余時(shí)，可適當(dāng)降低水溫，可保持在10以上低溫型水源熱泵，其循環(huán)水溫可降至10（）循環(huán)環(huán)路的管材焊接鋼管，銅管，管（聚氯乙烯管），管（氯化聚氯乙烯管）使用塑料管時(shí)，應(yīng)注意的幾點(diǎn)：應(yīng)符合規(guī)范要求水溫49,易變形要求有特殊的支撐，設(shè)較多的支吊架在高層建筑中，應(yīng)注意其承壓能力限制除靠近水泵，冷卻塔，輔助鍋爐附近以外，DN200以下的管道應(yīng)盡量選用塑料管（）管路的布置型式同程式或異程式水循環(huán)管路的造價(jià)占水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)總造價(jià)的2535.

20、（）定壓膨脹水箱定壓氣體定壓補(bǔ)給水泵定壓四、 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的問(wèn)題與對(duì)策（1）合理選擇應(yīng)用場(chǎng)所 1）一般僅在建筑物有余熱，系統(tǒng)按供熱工況運(yùn)行時(shí)，才具有節(jié)能的意義 2）我國(guó)夏熱冬暖地區(qū)（如廣州，福州等）不適宜采用該技術(shù)，而北方和長(zhǎng)江流域地區(qū)（如北京，哈爾濱，上海，重慶等城市）適宜采用該技術(shù)四、 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的問(wèn)題與對(duì)策在冬季，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)作為水環(huán)熱泵系統(tǒng)的熱源，不足部分由輔助加熱器補(bǔ)充特點(diǎn)： 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與水環(huán)熱泵系統(tǒng)彼此獨(dú)立，組成閉式系統(tǒng) 輔助加熱器補(bǔ)充熱量的不足 通過(guò)調(diào)節(jié)閥控制環(huán)路水溫在要求范圍四、 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的問(wèn)題與對(duì)策2）開式太陽(yáng)能水環(huán)熱泵系統(tǒng)四、 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的問(wèn)題

21、與對(duì)策（2）選擇合理的系統(tǒng)形式和外部低溫?zé)嵩?）閉式太陽(yáng)能水環(huán)熱泵系統(tǒng)四、 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的問(wèn)題與對(duì)策開式太陽(yáng)能水環(huán)熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)：以建筑物的消防水池作為蓄熱水池，由太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、水環(huán)熱泵系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)組成，也有輔助加熱器夏季： 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)提供生活熱水負(fù)荷冬季： 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)即提供生活熱水負(fù)荷，也為水環(huán)熱泵系統(tǒng)提供熱量，不足部分由輔助加熱器補(bǔ)充開式太陽(yáng)能水環(huán)熱泵系統(tǒng)的工作流程）當(dāng)環(huán)路水溫高于35時(shí) 電動(dòng)閥、關(guān)閉，電動(dòng)閥、 開啟 水環(huán)熱泵系統(tǒng)與消防水池隔開，形成閉式循環(huán)，冷卻塔4投入運(yùn)行 太陽(yáng)能作為生活熱水系統(tǒng)的熱源開式太陽(yáng)能水環(huán)熱泵系統(tǒng)的工作流程)當(dāng)環(huán)路水溫在1535 之間時(shí) 電

22、動(dòng)閥、 關(guān)閉，電動(dòng)閥、 開啟 水環(huán)熱泵系統(tǒng)與消防水池隔開，形成閉式循環(huán)，冷卻塔4停止運(yùn)行 太陽(yáng)能作為生活熱水系統(tǒng)的熱源開式太陽(yáng)能水環(huán)熱泵系統(tǒng)的工作流程)當(dāng)環(huán)路水溫低于15時(shí) 電動(dòng)閥、開啟，電動(dòng)閥、關(guān)閉水環(huán)熱泵系統(tǒng)與消防水池連通，形成開式循環(huán)，冷卻塔4停止運(yùn)行 水環(huán)熱泵系統(tǒng)從消防水池吸取熱量 如有多余熱量，可提供給生活熱水系統(tǒng)四、 水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的問(wèn)題與對(duì)策3）井水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)（閉式）3）井水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)（閉式）深井水水溫常年保持不變，一般比當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁馗?1.5.我國(guó)各地區(qū)的深井水水溫： 東北：北部地區(qū)約為4 中部地區(qū)約為8 12 南部地區(qū)約為12 1 4 華北地區(qū)約為15 19 華東

23、地區(qū)約為19 20 西北地區(qū)約為1 8 20 井水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)（開式）4）土壤源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)5）雙級(jí)耦合水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)5）雙級(jí)耦合水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)：用空氣/水熱泵機(jī)組取代了傳統(tǒng)水環(huán)熱泵系統(tǒng)的加熱裝置。冬季：若水環(huán)路水溫低于13 ,空氣/水熱泵機(jī)組投入運(yùn)行，從室外空氣中吸收熱量，制備1020循環(huán)水。供給水環(huán)路。夏季：空氣/水熱泵機(jī)組停止運(yùn)行，冷凝熱量通過(guò)冷卻塔排入大氣過(guò)渡季節(jié)：若水環(huán)路水溫在13 35,空氣/水熱泵機(jī)組停止運(yùn)行6）水環(huán)熱泵混合式系統(tǒng)1-水/空氣熱泵機(jī)組 2-離心式冷水機(jī)組 3-循環(huán)水泵 4-水加熱設(shè)備，5-冷卻塔 6-風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)循環(huán)水泵 7-風(fēng)機(jī)盤管第九章 吸收式

24、熱泵第一節(jié) 分類1）按工作介質(zhì)分 氨吸收式熱泵 溴化鋰吸收式熱泵2）按循環(huán)方式分 單效吸收式熱泵 雙效吸收式熱泵 再吸收式熱泵第一節(jié) 分類3）按工作特性分 第一類吸收式熱泵 第二類吸收式熱泵第一類吸收式熱泵（AHP,Absorption Heat Pump）消耗高溫?zé)崮芑厥盏蜏責(zé)崮芄┙o中溫?zé)崮茉鰺嵝蜔岜玫谝还?jié) 分類第二類吸收式熱泵（AHT,Absorption Heat Transformer）消耗中溫?zé)崮芄┙o用戶一部份高溫?zé)崮芰硪徊糠菖湃氕h(huán)境工業(yè)增溫機(jī)（ITB），也稱升溫型熱泵第二節(jié) 第一種吸收式熱泵第一種吸收式熱泵工作過(guò)程1）發(fā)生器 處于高壓 高壓蒸汽（或高溫水）進(jìn)入加熱稀溶液 稀溶液釋放

25、出水蒸汽被濃縮2）冷凝器 處于高壓 來(lái)自發(fā)生器的水蒸汽被冷凝 釋放出冷凝熱生產(chǎn)熱水（水溫5090）第一種吸收式熱泵工作過(guò)程3）蒸發(fā)器 處于低壓 來(lái)自冷凝器的冷凝水被低溫余熱（水溫1540）加熱，吸熱后，汽化成低壓水蒸汽 4）吸收器 處于低壓 來(lái)自蒸發(fā)器的低壓水蒸汽，被濃溶液吸收 濃溶液變稀溶液 同時(shí)釋放出吸收熱，對(duì)水溫為2050的熱水進(jìn)行第一次加熱水第二節(jié) 第一種吸收式熱泵第二節(jié) 第一種吸收式熱泵性能系數(shù)1.51.7可利用1540的廢熱，將2050熱水加熱成5090.第二節(jié) 第一種吸收式熱泵的應(yīng)用第三節(jié) 第二種吸收式熱泵第二種吸收式熱泵的工作過(guò)程1）發(fā)生器 處于低壓 中壓蒸汽（或中溫水6010

26、0）進(jìn)入加熱稀溶液 稀溶液釋放出水蒸汽被濃縮2）冷凝器 處于低壓 來(lái)自發(fā)生器的水蒸汽被冷卻水（水溫1040）冷凝成水 冷卻水的熱量釋放到環(huán)境中第二種吸收式熱泵的工作過(guò)程3）蒸發(fā)器 處于高壓 來(lái)自冷凝器的冷凝水被中溫余熱（水溫60100）加熱，吸熱后，汽化成高壓水蒸汽 4）吸收器 處于高壓 來(lái)自蒸發(fā)器的水蒸汽，被濃溶液吸收 濃溶液變稀溶液 同時(shí)釋放出吸收熱，生產(chǎn)出溫度為100150的熱水或蒸汽第三節(jié) 第二種吸收式熱泵第四節(jié) 單效吸收式熱泵循環(huán)1）單效第一種吸收式熱泵2）單效第二種吸收式熱泵第五節(jié) 雙效吸收式熱泵循環(huán)單效吸收式制冷機(jī)單效吸收式熱泵存在的缺陷：無(wú)法使用高溫?zé)嵩措p效吸收式制冷機(jī)（COP

27、=1.3） 雙效吸收式熱泵（COP=2.3），但水溫只能達(dá)45雙效吸收式制冷機(jī)雙效吸收式制冷機(jī)雙效吸收式熱泵循環(huán)第章空氣源熱泵.技術(shù)特性機(jī)組的特點(diǎn)它使空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源合一，室外機(jī)可置于建筑物屋面，不需另設(shè)專門的冷凍機(jī)房、鍋爐房特別適應(yīng)城市繁華地段或無(wú)條件設(shè)鍋爐房的建筑系統(tǒng)安全，衛(wèi)生，簡(jiǎn)潔安全無(wú)鍋爐房，故沒(méi)有安全隱患衛(wèi)生無(wú)煙氣，冷卻水系統(tǒng)等污染源系統(tǒng)設(shè)備少而集中，操作，維護(hù)管理方便規(guī)格齊全，工程適應(yīng)性強(qiáng)單機(jī)容量從3RT至400RT美國(guó)冷噸等于3517W.缺點(diǎn)：空氣的比熱容小，為了獲得足夠熱量和滿足蒸發(fā)器傳熱溫差要求，需要較大的空氣量室外空氣狀態(tài)參數(shù)隨地區(qū)和季節(jié)的不同而有很大的變化，對(duì)熱泵的容量和

28、制冷制熱性能影響很大單級(jí)蒸氣壓縮式熱泵在-20-15運(yùn)行時(shí)，其供熱量可能不到額定工況下的50 結(jié)霜低溫適應(yīng)性冬季在寒冷地區(qū)使用時(shí)，隨著室外空氣溫度下降壓縮機(jī)的壓縮比增大，性能降低，排氣溫度上升，使?jié)櫥偷酿ざ燃眲∠陆?，影響壓縮機(jī)的潤(rùn)滑，導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行,通常，空氣源宜用在室外氣溫高于-5的情況。單級(jí)蒸氣壓縮式熱泵雖然在-20 -15仍能運(yùn)行，但供熱量可能不到額定工況下的50.開發(fā)適應(yīng)于寒冷地區(qū)的空氣源熱泵冷熱水機(jī)組是熱點(diǎn)之一我國(guó)建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)嚴(yán)寒地區(qū)：最冷月平均溫度-10,且日平均溫度5的天數(shù)145d寒冷地區(qū)：最冷月平均溫度0 - 10,且日平均溫度5的天數(shù)為90 145d夏熱冬冷地區(qū)：

29、最冷月平均溫度010,最熱月平均溫度2530,且日平均溫度5的天數(shù)為0 90 d，日平均溫度 25 的天數(shù)為40 110 d.夏熱冬暖地區(qū)：最冷月平均溫度10,最熱月平均溫度2529,且日平均溫度 25 的天數(shù)為100 200 d溫和地區(qū)：最冷月平均溫度013,最熱月平均溫度18 25 ,且日平均溫度 5 的天數(shù)為0 90 d3.加強(qiáng)低溫適應(yīng)性的措施增加低溫工況下系統(tǒng)的工質(zhì)循環(huán)量 控制機(jī)組排氣溫度 優(yōu)化機(jī)組壓縮機(jī)內(nèi)部的工作過(guò)程 選用適用于大范圍工作狀況的制冷劑可能的技術(shù)方案： 利用雙級(jí)壓縮、復(fù)疊循環(huán)來(lái)降低壓縮比 采用變頻壓縮機(jī)在制熱時(shí)加大制冷劑的循環(huán)量 用電加熱氣液分離器和吸氣管路4.冬季結(jié)霜

30、特性結(jié)霜問(wèn)題是影響空氣源熱泵制熱性能和廣泛推廣的重要因素結(jié)霜的危害： 堵塞肋片間通道，增加空氣流動(dòng)阻力 增加換熱器熱阻，使換熱能力 蒸發(fā)溫度下降，能效比降低，熱泵運(yùn)行性能惡化 蒸發(fā)溫度下降，可能造成回液，影響機(jī)組壽命解決結(jié)霜的途征1）設(shè)法防止室外側(cè)換熱器結(jié)霜2）選擇良好的除霜方法抑制結(jié)霜的主要方法1）在系統(tǒng)中增加一個(gè)輔助的室外換熱器；2）在系統(tǒng)室內(nèi)換熱器中設(shè)置一個(gè)電加熱器；3）改進(jìn)系統(tǒng)，提出新流程；4）對(duì)室外換熱器表面處理進(jìn)行特殊處理5）適當(dāng)增大室外換熱器通過(guò)空氣的流量結(jié)霜的機(jī)理霜的形成： 結(jié)霜的機(jī)理很復(fù)雜，影響結(jié)霜的因素很多，但環(huán)境的溫濕度是影響結(jié)霜量的重要因素之一定期除霜必須進(jìn)行除霜既消耗

31、額外的能量，也影響室內(nèi)舒適度，同時(shí)還造成系統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定。發(fā)生結(jié)霜的氣候區(qū)間發(fā)生結(jié)霜的可能室外溫度范圍： -12.8至5.8 之間氣溫高于5.8 時(shí)，可以不考慮結(jié)霜對(duì)熱泵的影響氣溫低于5.8 ，相對(duì)濕度小于67時(shí)，由于空氣露點(diǎn)溫度低于室外換熱器表面溫度，不發(fā)生結(jié)霜?dú)鉁氐陀?12.8時(shí)，由于空氣絕對(duì)含濕量太小，也不發(fā)生結(jié)霜4.2 冬季除霜控制技術(shù)1 除霜方法 除霜是空氣源熱泵空調(diào)機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)之一目前除霜的主要方法： 逆向除霜 熱氣除霜熱液旁通 變頻空調(diào)快速除霜 蓄熱變頻空調(diào)除霜 超聲波除霜1.1 逆向除霜.它是一種傳統(tǒng)的除霜方法存在的缺點(diǎn)： 除霜時(shí)間長(zhǎng) 室內(nèi)風(fēng)扇停止運(yùn)行，室內(nèi)機(jī)較長(zhǎng)時(shí)間吹不出熱

32、風(fēng) 需從室內(nèi)環(huán)境取熱，室溫將降低56 由于制熱時(shí)室外換熱器出口制冷劑可能過(guò)冷到0以下，換熱器下部的霜層難以除掉，造成冰層堆積，甚至可能燒壞室外風(fēng)扇電機(jī)，損壞扇葉1.2熱氣旁通除霜優(yōu)缺點(diǎn)： 除霜時(shí)不改變系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式 四通閥 仍保持制熱狀態(tài)，節(jié)流閥可不關(guān)閉 不需要從建筑物內(nèi)部吸取熱量供除霜，更加節(jié)能 空調(diào)環(huán)境的舒適性不會(huì)受到太大影響 缺點(diǎn)是：壓縮機(jī)吸氣可能帶液，通常在吸氣管路上增加一個(gè)汽液分離器來(lái)解決此問(wèn)題.研究表明： 該方法可以大大降低除霜功耗，縮短除霜時(shí)間。如采用電子膨脹閥節(jié)流，由于除霜時(shí)它可以完全關(guān)閉，節(jié)能效果更好。1.3 變頻空調(diào)快速除霜適用于變頻空調(diào)可以實(shí)現(xiàn)快速除霜室內(nèi)不間斷供暖，除霜時(shí)

33、電子膨脹閥打開.除霜時(shí): 室外風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn) ,電子膨脹閥打開室內(nèi)風(fēng)機(jī)以開停方式工作一部份熱量供給室內(nèi)，使吹出的風(fēng)溫保持在40 優(yōu)點(diǎn)： 除霜時(shí)間短（小于6min） 室溫下降少（小于2） 吹出風(fēng)溫高（ 40左右）1.4蓄熱除霜利用蓄熱材料收集壓縮機(jī)機(jī)體散發(fā)的熱量，除霜時(shí)不改變運(yùn)行模式工作過(guò)程：夏季制冷夏季壓縮機(jī)散熱冬季制熱冬季除霜特點(diǎn)： 可有效降低除霜能耗，提高機(jī)組的綜合性能除霜時(shí)不改變運(yùn)行模式 室溫波動(dòng)小2.除霜控制技術(shù)2.1 除霜控制方案分類：直接判據(jù)- 根據(jù)霜層厚度進(jìn)行除霜控制 受各種因素影響，應(yīng)用很少，很多還停留在理論階段間接判據(jù) -利用的參數(shù)對(duì)除霜進(jìn)行控制 應(yīng)用較多2.2定時(shí)控制法這是早

34、期空氣源熱泵除霜控制所采用的一種方法特點(diǎn)： 簡(jiǎn)單且可靠性高，但難以適用不同的工作環(huán)境和工作條件，經(jīng)常產(chǎn)生不必要的除霜?jiǎng)幼鳌?.3時(shí)間-溫度（壓力）控制法這是目前空氣源熱泵用得較為普遍的一種除霜控制方法原理： 設(shè)定一個(gè)蒸發(fā)溫度（壓力）或蒸發(fā)器盤管的溫度值及一個(gè)距上次除霜的時(shí)間間隔值，當(dāng)傳感器感受的溫度（壓力）及機(jī)組制熱工作時(shí)間都達(dá)到設(shè)定值時(shí)，開始進(jìn)行除霜，當(dāng)盤管的溫度或壓縮機(jī)回氣管的溫度達(dá)到某一值時(shí)，結(jié)束除霜.盤管一般設(shè)定為1215，回氣管可設(shè)定為0 特點(diǎn)：簡(jiǎn)便易行，成本也可以接受；但由于換熱器表面溫度不均勻，因此經(jīng)常會(huì)造成機(jī)組提前或推遲進(jìn)入融霜狀態(tài)2.4最大平均供熱量控制法它是以最大平均供熱量

35、作為衡量依據(jù)的除霜控制方法需要針對(duì)每種機(jī)型根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出相當(dāng)復(fù)雜的曲線，實(shí)施較為困難2.5最佳除霜時(shí)間控制法除霜時(shí)間與除霜量之間存在一定關(guān)系，若確定一個(gè)優(yōu)化除霜時(shí)間，則可控制熱泵的結(jié)霜量特點(diǎn)： 可自動(dòng)調(diào)節(jié)熱泵的運(yùn)行狀況，適應(yīng)不同的氣候條件，但最佳除霜時(shí)間不容易確定，也無(wú)法適應(yīng)天氣的迅速變化，可靠性較差。2.6 空氣壓差控制法這是利用直接判據(jù)的典型方法通過(guò)測(cè)量蒸發(fā)器兩側(cè)的空氣壓差，在壓差達(dá)到預(yù)定值時(shí)開始除霜?？煽啃院蜏?zhǔn)確性較差，在蒸發(fā)器表面有異物遮擋或嚴(yán)重積灰時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作2.7霜層傳感器控制法利用光電或電容器直接檢測(cè)霜層情況當(dāng)霜層擋住光源或改變介電常數(shù)時(shí)，電路將此信號(hào)變化作為開始除霜的信號(hào)特

36、點(diǎn)：存在準(zhǔn)確性問(wèn)題，傳感器價(jià)格偏高，難以推廣應(yīng)用2.8聲音振蕩器控制法原理：通過(guò)檢測(cè)安裝在蒸發(fā)器內(nèi)的聲音振蕩器的共鳴頻率來(lái)測(cè)量霜層厚度，以控制除霜?jiǎng)幼骺梢暂^準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)霜量，但造價(jià)較高第二節(jié) 改善空氣源熱泵低溫運(yùn)行特性的技術(shù)措施第二節(jié) 改善空氣源熱泵低溫運(yùn)行特性的技術(shù)措施1）在低溫工況下，加大壓縮機(jī)的容量： 方法 多機(jī)并聯(lián) 并聯(lián)技術(shù) 變速電機(jī)第二節(jié) 改善空氣源熱泵低溫運(yùn)行特性的技術(shù)措施2）噴液旁通技術(shù) 作用：冷卻吸氣，降低排氣溫度； 旁通部分液體來(lái)補(bǔ)償?shù)蛪菏褂糜诼輻U壓縮機(jī)和渦旋壓縮機(jī)制熱量可提高約15%第二節(jié) 改善空氣源熱泵低溫運(yùn)行特性的技術(shù)措施3）加大室外換熱器的面積和風(fēng)量 面積增加，蒸發(fā)溫度

37、提高4）適用于低溫的熱泵循環(huán)低溫氣候?qū)諝庠礋岜眠\(yùn)行的影響（1）制冷劑吸氣比容增大，機(jī)組吸氣量下降 （2）壓縮比增大，排氣溫度上升 （3）由于壓縮比增大，系統(tǒng)性能系數(shù)下降閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)閃發(fā)器熱泵系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)器熱泵系統(tǒng)帶中間冷卻的兩級(jí)壓縮循環(huán)第五章 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)第一節(jié) 水源熱泵機(jī)組（一）分類 1）水源熱泵（ water-source heat pump ）-沿用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)應(yīng)中國(guó)水環(huán)式水環(huán)熱泵系統(tǒng)（water loop heat pump) 低品位熱能主要取自建筑物本身的余熱（一）分類2）地下水源熱泵（ Ground water-source heat pump ）-沿用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)應(yīng)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

38、地下水式 采用水井、湖泊、河流供水作為熱源熱匯 低品位熱能取自天然水體（一）分類3）地源閉式環(huán)路熱泵（ Ground-source closed-loop ）-沿用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)應(yīng)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) 地下環(huán)路式 采用閉式循環(huán)路流體作為熱源和熱匯 低品位熱能取自土壤或地面水（二）具體型式1）水空氣熱泵機(jī)組 主要用在水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)（二）具體型式2）水水熱泵機(jī)組 早在20世紀(jì)30年代就已問(wèn)世主要特點(diǎn)： 一機(jī)兩用（供冷和供熱） 一機(jī)三用（供冷、供熱和生活熱水） 小型機(jī)組設(shè)四通閥，實(shí)現(xiàn)制冷、制熱工況的轉(zhuǎn)換 大型的閉式環(huán)路水水熱泵機(jī)組無(wú)四通閥，通過(guò)水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制冷、制熱工況的轉(zhuǎn)換 第二節(jié) 地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)一、基本

39、原理二、分類異井回灌地下水源熱泵（閉式系統(tǒng)）187頁(yè)異井回灌地下水源熱泵（開式系統(tǒng)）188頁(yè)同井回灌地下水源熱泵熱源井三、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意問(wèn)題1）地下水水文地質(zhì)勘探 必須設(shè)勘測(cè)井 獲取地下水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原始資料2）地下水供水系統(tǒng)形式 間接供水系統(tǒng) 直接供水系統(tǒng) 。三、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意問(wèn)題3）所需水量計(jì)算 根據(jù)空調(diào)冷、熱負(fù)荷分別計(jì)算夏、冬季所需水量，取其中大者4）熱源井 抽水井和回灌井的總稱熱源井主要形式 管井（又稱為機(jī)井）大口井 井徑大于1.5米的井 輻射井 由集水井與若干呈輻射狀鋪設(shè)的水平集水管（輻射管）組合而成熱源井的形式及適用范圍四、地下水回灌技術(shù)地下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)要求等量回灌（一）回灌的

40、目的 1）保護(hù)地下水源，避免出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害 2）改善和提高淺層地能（熱）的利用率 3）回灌保持含水層內(nèi)的壓力，維持淺層地能（熱）開采條件四、地下水回灌技術(shù)（二）回灌方式1）重力回灌 又稱無(wú)壓自流回灌 依靠自然重力進(jìn)行回灌，即：依靠井中回灌水位和靜水位之差 優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單 適用于低水位和滲透性良好的含水層 我國(guó)大量采用（二）回灌方式2）壓力回灌 依靠水泵增加后進(jìn)行回灌 優(yōu)點(diǎn)： 有利于避免回灌的堵塞 維持穩(wěn)定的回灌速率和系統(tǒng)壓力 避免外界空氣侵入，而引起地下氣氧化 缺點(diǎn)：回灌時(shí)，對(duì)井的過(guò)濾層和含砂層的沖擊大適用于高水位和低滲透性的含水層和承壓含水層（三）抽灌比例盡量避免在中細(xì)砂區(qū)域設(shè)立項(xiàng)目（四）地下

41、水源熱泵系統(tǒng)其它應(yīng)注意問(wèn)題1）應(yīng)采用“小流量、大溫差”系統(tǒng)運(yùn)行方式2）回灌井要定期回?fù)P，一般運(yùn)行15天左右，回?fù)P1020分鐘3）避免熱貫通第三節(jié) 地表水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)第5章土壤源熱泵第一節(jié) 概述土壤源熱泵最早出現(xiàn)在1912年瑞士的一份專利文獻(xiàn)在國(guó)外的名稱： 土壤源熱泵ground source heat pump, GSHP 土壤耦合式熱泵 ground coupled heat pump, GCHP.國(guó)內(nèi)名稱：土壤熱源熱泵土壤熱泵土地?zé)嵩礋岜么蟮伛詈鲜綗岜迷韴D.節(jié)能性分析地表淺層，收集了百分之47的太陽(yáng)能，相當(dāng)于人類每年利用能量的500多倍地表5m以下，土壤溫度全年基本穩(wěn)定，且略低于年平均

42、氣溫在夏冬季可以提供較低的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度一般它消耗1KW的能量，用戶可得到4KW以上的熱量或冷量其耗電量?jī)H為普通冷水機(jī)組加鍋爐系統(tǒng)的30%-60%.2.環(huán)境效益分析污染物排放： 比空氣源熱泵減少40%以上 比電供暖減少70%以上 制冷劑的消耗 充灌量比常規(guī)空調(diào)裝置減少25% 泄漏概率大為減少運(yùn)行沒(méi)有任何污染沒(méi)有冷卻塔和其他室外設(shè)備安裝在綠地和停車場(chǎng)下技術(shù)特點(diǎn)其熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10-25度一機(jī)多用可用于供暖，空調(diào)，還可提供生活熱水使用壽命長(zhǎng)，20年左右機(jī)組緊湊，節(jié)省空間維護(hù)費(fèi)用低自動(dòng)化控制程度高，可無(wú)人值守一般在，比空氣源熱泵高40%左右，運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50%-6

43、0%.4.經(jīng)濟(jì)性分析運(yùn)行費(fèi)用低 與傳統(tǒng)供暖和制冷相比節(jié)省率 供暖時(shí)：50%-70% 制冷時(shí)：40%-60%初投資與傳統(tǒng)中央空調(diào)加鍋爐系統(tǒng)大致相當(dāng)或略低工作穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用大大低于中央空調(diào)存在的問(wèn)題埋地?fù)Q熱器換熱能力受土壤物性影響較大連續(xù)運(yùn)行時(shí)，冷凝溫度和蒸發(fā)溫度因土壤溫度的變化而發(fā)生波動(dòng)土壤熱導(dǎo)率較小，換熱量較小水平埋管系統(tǒng)，為30w/m,一般為17w/m垂直埋管系統(tǒng)取決于埋深，為12-77w/m6.在我國(guó)應(yīng)用的適用性6.在我國(guó)應(yīng)用的適用性6.在我國(guó)應(yīng)用的適用性建筑分區(qū)在目前和將來(lái)，土壤源熱泵系統(tǒng)是最有前途的節(jié)能裝置是國(guó)際空調(diào)和制冷行業(yè)前沿課題之一也是地?zé)崂玫闹匾问皆谖覈?guó)剛剛起步，約20年第

44、二節(jié) 系統(tǒng)基本組成和分類一、系統(tǒng)基本組成第二節(jié) 系統(tǒng)基本組成和分類1）室外環(huán)路地埋管換熱器 由塑料管組成的封閉環(huán)路。 內(nèi)部傳熱介質(zhì)：水或防凍液2）制冷劑環(huán)路3）室內(nèi)環(huán)路 給空調(diào)房間提供冷熱量 傳熱介質(zhì)：空氣、水或制冷劑二、分類（一）常規(guī)分類方法 按地埋管換熱器分類 基本形式： 垂直式埋管系統(tǒng) 水平式埋管系統(tǒng)（水平埋管，盤形埋管）（）垂直埋管式換熱器特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 占地面積小受氣溫波動(dòng)影響小單位管長(zhǎng)換熱量稍高于水平埋管缺點(diǎn)： 無(wú)法克服埋管和周圍土壤間易產(chǎn)生空隙的缺點(diǎn)垂直埋管換熱器形式（2）水平埋管式換熱器特點(diǎn)一般埋深為1.5-3.0m 每20m長(zhǎng)埋管的換熱量約為1kw 受氣候影響較大， 占地面積較大

45、， 單位管長(zhǎng)換熱量低 施工方便水平埋管式換熱器形式水平埋管式換熱器施工現(xiàn)場(chǎng)（二）其它分類方法（二）其它分類方法 直接膨脹式熱泵系統(tǒng)（二）其它分類方法 間接膨脹式熱泵系統(tǒng)第三節(jié) 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查一、現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè) 1）必須設(shè)置至少一個(gè)測(cè)試井 利用測(cè)試井獲取設(shè)計(jì)和安裝垂直埋管換熱器所需的巖土層熱物性及其構(gòu)造數(shù)據(jù) 測(cè)試井 可作為今后正常使用的管井或監(jiān)測(cè)井 2）監(jiān)測(cè)井 采集系統(tǒng)正常使用時(shí)的土壤溫度、地下水深度和水質(zhì)數(shù)據(jù) 正常使用的管井安裝傳感器后，可以兼做監(jiān)測(cè)井 二、熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)（一）目的 通過(guò)熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)獲取巖土的熱物性參數(shù)巖土的熱物性參數(shù)是土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性參數(shù) 直接影響整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理與否，系統(tǒng)能否長(zhǎng)期

46、正常運(yùn)行、效率和投資成本。二、熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)巖土的主要熱物性參數(shù)：土壤的初始溫度土壤的導(dǎo)熱系數(shù)土壤的比熱容（二）熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)方法1）根據(jù)前期鉆井獲得的地質(zhì)資料，通過(guò)查找土壤地質(zhì)方面的手冊(cè)進(jìn)行確定2）實(shí)驗(yàn)取樣測(cè)試法3）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試法（三）現(xiàn)場(chǎng)的土壤熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)利用熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量土壤熱物性的概貌念由Mogensen在1983年提出其理論基礎(chǔ)是開爾文(Kelvin)的線源理論該理論僅考慮了單純的導(dǎo)熱現(xiàn)場(chǎng)土壤熱響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置熱響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置的軟件1）控制軟件2）數(shù)據(jù)采集軟件3）分析評(píng)估軟件第四節(jié) 地埋管換熱器的管材宜采用聚憶烯管或聚丁烯管管材公稱壓力不應(yīng)小于1.0MPa第五節(jié)地埋管換熱器的連接方式串聯(lián)和并聯(lián)串聯(lián)和

47、并聯(lián)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比水平連接集管。第六節(jié) 地埋管換熱器的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)計(jì)算要求 1）應(yīng)進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算 2）計(jì)算周期一年 3）計(jì)算周期內(nèi)，地源熱泵系統(tǒng)總釋熱量宜與總吸熱量相平衡最大釋熱量與最大吸熱量計(jì)算1）最大釋熱量等于： 空調(diào)冷負(fù)荷、壓縮機(jī)耗功、輸送過(guò)程得熱量、水泵釋熱量之和。2)最大吸熱量等于： 空調(diào)熱負(fù)荷、輸送過(guò)程失熱量之和減去壓縮機(jī)耗功及水泵釋熱量。二、地埋管換熱器的傳熱模型土壤中的傳熱屬于多孔介質(zhì)中的傳熱傳質(zhì)但國(guó)際上現(xiàn)有的地埋管換熱器傳熱模型大多采用純導(dǎo)熱模型，忽略多孔介質(zhì)中的對(duì)流影響目前有大約30種傳熱模型，可求解土壤溫度場(chǎng)的變化地埋管換熱器傳熱模型的理論基礎(chǔ)1)線熱源理論2）園柱熱源

48、理論3）能量平衡理論三、垂直地埋管換熱器長(zhǎng)度計(jì)算為了保證計(jì)算準(zhǔn)確，建議采用專用軟件計(jì)算專用軟件以外，可供使用的方法： 1）地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范（GB50366-2005） 2)按現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試獲得的單位鉆孔深度（或管長(zhǎng)）的換熱量確定其長(zhǎng)度 3）按線算圖確定豎直地埋管換熱器的孔深與管長(zhǎng)土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)（）組成：室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)埋地?fù)Q熱器設(shè)計(jì)（）埋地?fù)Q熱器設(shè)計(jì)步驟）決定地下性質(zhì)（鉆試驗(yàn)孔洞）確定管道管徑，尺寸，孔洞分析，回填）計(jì)算所需孔洞長(zhǎng)度及布置孔洞）設(shè)計(jì)外部集管）系統(tǒng)的阻力計(jì)算及泵選擇）設(shè)計(jì)清潔系統(tǒng)埋地?fù)Q熱器管路的形式串聯(lián)特點(diǎn)：）單一的流程和管徑）空氣和廢渣易排除）需要較大的管徑，較多的抗凍劑

49、和流體體積）管路費(fèi)用較高）安裝費(fèi)用較高）系統(tǒng)的能力受到限制并聯(lián)特點(diǎn)：）管徑小，管道費(fèi)用低）需要抗凍劑較少）安裝費(fèi)用較少）必須使各并聯(lián)環(huán)路之間的流量保證平衡）空氣和廢渣的排除相對(duì)困難塑料管的選擇（）材料：常用：聚乙烯和聚丁烯管可保證50年使用壽命（）直徑：必須滿足的原則）管道要大到足夠保持最小輸送功率）管道要小到足夠使管內(nèi)保持紊流，以保證循環(huán)液體和管內(nèi)壁之間的傳熱）決定土壤對(duì)熱流量的阻力）計(jì)算供熱和供冷運(yùn)轉(zhuǎn)比值）計(jì)算埋地?fù)Q熱器長(zhǎng)度埋地?fù)Q熱器尺寸和設(shè)計(jì)程序（）尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)考慮問(wèn)題）水源熱泵系統(tǒng)的水流量）循環(huán)液體的類型）要求最小進(jìn)入流體溫度（）設(shè)計(jì)程序）選擇布置圖）檢查最小流體速度）空氣排出設(shè)計(jì)）埋地

50、換熱器長(zhǎng)度確定）埋地?fù)Q熱器的布置和設(shè)計(jì)埋地?fù)Q熱器長(zhǎng)度確定步驟）確定埋管位置）決定地下土壤溫度）決定最大和最小地下溫度）決定換熱器最大和最小進(jìn)入液體溫度）計(jì)算地下環(huán)路溫差）決定達(dá)到熱流量時(shí)的管道阻力第章燃?xì)鉄岜茫▍⒁?jiàn)張旭老師熱泵技術(shù)）燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)熱泵簡(jiǎn)稱燃?xì)鉄岜?，它利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)完成熱泵循環(huán)特點(diǎn)能有效地利用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的排熱燃料消耗量只有燃?xì)忮仩t的50%左右燃?xì)鉄岜每稍谙募咀髦评溥\(yùn)轉(zhuǎn)，其排熱還可作為吸收式制冷機(jī)的熱源性能系數(shù)性能系數(shù)燃?xì)鉄岜眯阅芟禂?shù)以得到熱量同供給的燃?xì)饽芰恐葋?lái)表示燃?xì)鉄岜霉嵝阅芟禂?shù)發(fā)動(dòng)機(jī)效率熱泵供熱性能系數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)排熱中利用熱量與發(fā)動(dòng)機(jī)輸入熱量之比發(fā)動(dòng)機(jī)效率(30-35

51、)%熱泵供熱性能系數(shù)3-4發(fā)動(dòng)機(jī)排熱利用系數(shù)(40-50)%熱泵制冷性能系數(shù)4-5.類 型（）按被驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)分類）燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)活塞式熱泵由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和活塞式壓縮機(jī)組成燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)功率一般為1.5-75KW2)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)螺桿式熱泵由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)和螺桿式壓縮機(jī)組成燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)功率一般為30-500KW.3)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī)）離心式熱泵由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī)）和離心式壓縮機(jī)組成燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)功率一般為200-500KW(2)按回收的能量形式分類）熱水回收式發(fā)動(dòng)機(jī)的排熱經(jīng)回收制造熱水）蒸汽回收式發(fā)動(dòng)機(jī)的排熱經(jīng)回收制造蒸汽）高低溫回收式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣進(jìn)入熱回收消聲器產(chǎn)生蒸汽）排氣回收式排氣回收熱量用于干燥（）按

52、回收的低溫?zé)嵩捶N類分類）水源熱泵）氣源熱泵）干燥熱泵）蒸汽熱泵主要用于工業(yè)上（）按空調(diào)機(jī)組的形式分類）整體機(jī)組通常高較大型的機(jī)組）分體機(jī)組由室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)組成室外機(jī)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，壓縮機(jī)和室外換熱器室內(nèi)機(jī)室內(nèi)換熱器及風(fēng)機(jī).特點(diǎn)：）可提供各種溫度和品位的熱水和蒸汽燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度為：400-500度缸套冷卻水：80-90度 燃?xì)鉄岜美玫蜏責(zé)嵩此a(chǎn)的熱水）部份負(fù)荷時(shí)性能良好發(fā)動(dòng)機(jī)本身可變速，在轉(zhuǎn)速50以上時(shí)，效率幾乎不變）受外界空氣溫度影響小其供熱量由兩部份組成：從低溫?zé)嵩次盏臒崃?，發(fā)動(dòng)機(jī)排熱可連續(xù)供熱而無(wú)需除霜）能快速提供采暖用熱量）可保持恒定的設(shè)定溫度）一次能源利用系數(shù)高）定期保養(yǎng)間隔時(shí)間

53、長(zhǎng) 普通機(jī)組運(yùn)行2000h必須保養(yǎng)一次燃?xì)鉄岜?000h保養(yǎng)一次.8)可以顯著減少夏季的用電峰值）節(jié)能環(huán)保 燃?xì)鉄岜孟到y(tǒng)年消耗的能源只有電動(dòng)熱泵系統(tǒng)的95% 其排放的二氧化碳只有電動(dòng)熱泵系統(tǒng)的78% 6.2 應(yīng)用室內(nèi)和室外游泳池?zé)岜霉岬膶?shí)際使用溫度不足30度，其COP可以高達(dá)可以實(shí)現(xiàn)游泳池水的加熱，和淋浴熱水供應(yīng)低溫?zé)嵩纯梢允呛铀?，地下水，外界空?人造冰場(chǎng)和游泳池聯(lián)合裝置池水溫度為27度低溫?zé)嵩礊槿嗽毂鶊?chǎng)燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水在燃?xì)忮仩t中被加熱后用于供暖燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的排氣也進(jìn)入燃?xì)忮仩t冷凝器輸出熱量加熱池水.公寓建筑與燃?xì)忮仩t相比：燃?xì)鉄岜玫某跬顿Y高，但運(yùn)行費(fèi)用只有燃?xì)忮仩t的一半一次能源價(jià)格的上漲

54、，將使燃?xì)鉄岜迷絹?lái)越占優(yōu)勢(shì)在大型公寓建筑的供暖方面應(yīng)首選外界空氣作為低溫?zé)嵩?辦公建筑特點(diǎn)：供熱和制冷同時(shí)存在冬季 在夏季制冷.5、谷物干燥機(jī)第章熱泵系統(tǒng)節(jié)能新技術(shù)影響熱泵性能及其廣泛應(yīng)用的主要障礙： ）部分負(fù)荷調(diào)節(jié)技術(shù)）冷凝側(cè)或蒸發(fā)側(cè)熱量利用技術(shù)）高濕地區(qū)空氣源熱泵的除霜問(wèn)題）開發(fā)新的熱源和排熱源8.1 用雙管束冷凝器的熱回收熱泵系統(tǒng)1.工程背景 該建筑物分為內(nèi)區(qū)和外區(qū) 空調(diào)房對(duì)空氣的溫度、濕度和潔凈度都有要求 內(nèi)區(qū)要求全年供冷 外區(qū)-在夏季要求供冷 ，在冬季要求供熱.水環(huán)熱泵系統(tǒng)燃?xì)鉄岜糜糜谟欣錈嶝?fù)荷的辦公建筑2.設(shè)計(jì)方案工作過(guò)程設(shè)若干臺(tái)空氣處理機(jī)組，對(duì)空氣進(jìn)行集中處理，分別送往內(nèi)區(qū)和外區(qū)的空調(diào)房間夏季內(nèi)區(qū)和外區(qū)都要求制冷雙管束冷凝器回收的熱量用于內(nèi)區(qū)和外區(qū)的空氣處理機(jī)對(duì)空氣進(jìn)行的再熱蒸發(fā)器生產(chǎn)冷凍水.冬季內(nèi)區(qū)要求制冷 冷凍水送往內(nèi)區(qū)的空氣處理機(jī)對(duì)空氣進(jìn)行冷卻和除濕雙管束冷凝器生產(chǎn)的一部份熱水用于內(nèi)區(qū)空氣處理機(jī)的再熱和新風(fēng)的預(yù)熱外區(qū)都要求供熱雙管束冷凝器生產(chǎn)的另一部份熱水用于內(nèi)區(qū)空氣處理機(jī)新風(fēng)的預(yù)熱和空氣的加熱.在冬季，冷凍水還送往排風(fēng)熱回收機(jī)回收排風(fēng)的熱量冷卻塔生產(chǎn)冷卻水在夏季和春秋季，送往雙管束冷凝器冷凝制冷劑，排除多余熱量1)夏季和春