热泵的基本结构和主要部件.ppt

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热泵的结构和主要部件热泵的结构和主要部件第6课1910年年第一台以氨为工质的冰箱问世第一台以氨为工质的冰箱问世1920年年美国开利公司制造出第一台开启式压缩美国开利公司制造出第一台开启式压缩机的卧式柜型空调器机的卧式柜型空调器1930年年第一台以氟利昂为工质（第一台以氟利昂为工质（R-12）的制冷机的制冷机问世问世1951年年第一台窗式空调器正式问世第一台窗式空调器正式问世1964年年我国第一台我国第一台“双鹿双鹿”牌牌窗式空调器窗式空调器问世问世80年代末年代末我国电冰箱产量占全世界第一位我国电冰箱产量占全世界第一位90年代中年代中我国空调器产量占全世界第一位我国空调器产量占全世界第一位热泵的种类热泵的种类从热泵的运行原理上来分，可分为蒸汽压从热泵的运行原理上来分，可分为蒸汽压缩式热泵、吸收式热泵、半导体热泵和化缩式热泵、吸收式热泵、半导体热泵和化学热泵等；学热泵等；从热水的加热方式和特征上来分，又可分从热水的加热方式和特征上来分，又可分为分体静态加热式，循环加热式和直热加为分体静态加热式，循环加热式和直热加热式。

热式。

从热源的来源分，可以分为水源热泵、土从热源的来源分，可以分为水源热泵、土源热泵、废水源热泵、空气源热泵、太阳源热泵、废水源热泵、空气源热泵、太阳能热泵；能热泵；从储热方式特征来分，又可以分为水储热从储热方式特征来分，又可以分为水储热式和相变储热式；式和相变储热式；从热泵驱动能源来讲，又可分为电动热泵、从热泵驱动能源来讲，又可分为电动热泵、燃油或燃气热泵、蒸汽（吸收式）热泵等；燃油或燃气热泵、蒸汽（吸收式）热泵等；从热泵的使用场所来分，分为大中型商业从热泵的使用场所来分，分为大中型商业机组和小型家用机两大类；机组和小型家用机两大类；从使用目的不同，可以分为生活热水热泵、从使用目的不同，可以分为生活热水热泵、采暖热泵、海水热泵、养殖热泵和泳池专采暖热泵、海水热泵、养殖热泵和泳池专用热泵等。

用热泵等。

从使用方式上来分，可分为即开即热式和从使用方式上来分，可分为即开即热式和储热式；储热式；制冷的主要方法及分类制冷的主要方法及分类1.1.相变制冷蒸汽压缩，吸收式制冷，吸附式制冷相变制冷蒸汽压缩，吸收式制冷，吸附式制冷2.2.气体绝热膨胀制冷气体绝热膨胀制冷3.3.气体涡流管制冷气体涡流管制冷4.4.热电制冷热电制冷5.5.磁制冷磁制冷6.6.太阳能制冷太阳能制冷不同制热类型的热泵简介不同制热类型的热泵简介吸收式热泵吸收式热泵吸收式热泵没有压缩机，它是以热能为动力，利吸收式热泵没有压缩机，它是以热能为动力，利用一些某种溶液对另一种溶液的强烈吸收性，来用一些某种溶液对另一种溶液的强烈吸收性，来实现将热量从蒸发器转移到冷凝器的。

实现将热量从蒸发器转移到冷凝器的。

由于吸收式制冷（热泵）能够利用温度较低的热由于吸收式制冷（热泵）能够利用温度较低的热量运行，所以是利用工业废热等低品位热能的有量运行，所以是利用工业废热等低品位热能的有效手段。

效手段。

吸收式热泵由发生器、吸收器、节流阀、冷凝器、吸收式热泵由发生器、吸收器、节流阀、冷凝器、蒸发器、液体阀和溶液泵等部件组成，原理如下蒸发器、液体阀和溶液泵等部件组成，原理如下图：

图：

吸收式制冷（热泵）系统原理吸收式制冷（热泵）系统原理气体绝热膨胀制冷气体绝热膨胀制冷涡流制冷涡流制冷磁磁制制冷冷就是利用磁热效应，又称磁卡效应制冷就是利用磁热效应，又称磁卡效应制冷.磁热效应是指融制冷工质在磁热效应是指融制冷工质在等温磁化时向外界等温磁化时向外界放出热量，而绝热去磁时温度降低放出热量，而绝热去磁时温度降低，从外界从外界吸收热量的现象吸收热量的现象.磁制冷技术中的制冷工质是固态磁制冷技术中的制冷工质是固态的磁性材料的磁性材料.如果把这样两个绝热去磁引起的吸热过程和绝热如果把这样两个绝热去磁引起的吸热过程和绝热磁化引起的放热过程用一个循环连接起来，通过磁化引起的放热过程用一个循环连接起来，通过外加磁场，有意识地控制磁惰，就可使得磁性材外加磁场，有意识地控制磁惰，就可使得磁性材料不断地从一端吸热而在另一端放热，从而达到料不断地从一端吸热而在另一端放热，从而达到制冷的目的。

制冷的目的。

磁热效应磁热效应磁热效应磁热效应-磁制冷磁制冷磁制冷磁制冷磁热效应：

磁热效应：

磁热效应：

磁热效应：

利用磁致冷材料的利用磁致冷材料的利用磁致冷材料的利用磁致冷材料的磁热效应磁热效应磁热效应磁热效应（基本原理基本原理基本原理基本原理是磁性材料的磁化放是磁性材料的磁化放是磁性材料的磁化放是磁性材料的磁化放热和退磁吸热热和退磁吸热热和退磁吸热热和退磁吸热）。

基于材料的磁热效基于材料的磁热效基于材料的磁热效基于材料的磁热效应和一定的热力流程应和一定的热力流程应和一定的热力流程应和一定的热力流程可以构成磁制冷循环。

可以构成磁制冷循环。

可以构成磁制冷循环。

可以构成磁制冷循环。

半导体制冷（热泵）半导体制冷（热泵）半导体制冷（热泵），又称热电制冷（制热），半导体制冷（热泵），又称热电制冷（制热），不同的半导体联结成的回路，在其两端施加电压不同的半导体联结成的回路，在其两端施加电压时，不同的半导体之间将有电流并伴随着热运动时，不同的半导体之间将有电流并伴随着热运动现象，利用这种现象而制成的装置称为半导体制现象，利用这种现象而制成的装置称为半导体制冷（热泵）装置；冷（热泵）装置；18341834年，法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各连年，法国物理学家帕尔帖在铜丝的两头各连接一根铋丝，再将两根铋丝分别接到直流电源的接一根铋丝，再将两根铋丝分别接到直流电源的正负极上，通电后，他发现其中一个接头变热，正负极上，通电后，他发现其中一个接头变热，而另一个接头却在变冷；这个现象就被物理界称而另一个接头却在变冷；这个现象就被物理界称为为“帕尔帖效应帕尔帖效应”。

PP、NN型半导体用于制冷的结构原理型半导体用于制冷的结构原理半导体制冷片：

TEC1-12710T125半导体热泵的效率半导体制冷（热泵）半导体制冷（热泵）效率的高低在很大程效率的高低在很大程度上取决于热电堆冷度上取决于热电堆冷热端的温差，在冷热热端的温差，在冷热端温差很小的情况下，端温差很小的情况下，半导体热泵的效率还半导体热泵的效率还是相当高的是相当高的蒸汽压缩制冷原理热泵热水器的主要部件热泵热水器的主要部件蒸汽压缩式热泵热水器，不管是哪一种类型，它的主机都是由压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器四大部件组成；为了更好的保证热泵系统的正常工作，热泵系统还必须设置气液分离器、高低压保护器、超温保护器、自动控制器、机械式泄压阀、四通阀、电磁阀、单向阀、曲轴箱加热带、储液器等大量零部件。

热泵主要依照热源的分类热泵主要依照热源的分类在热泵应用中，由于向蒸发器供热的热源在热泵应用中，由于向蒸发器供热的热源形式不同，热泵也有多种不同的结构类型：

形式不同，热泵也有多种不同的结构类型：

除空气源外，还有水源、土源、海水源、除空气源外，还有水源、土源、海水源、废水源、太阳能等多种热源，但是以水源废水源、太阳能等多种热源，但是以水源（地源）和空气源的应用最多。

（地源）和空气源的应用最多。

热泵另一个主要分类方式为循环本身，即热泵另一个主要分类方式为循环本身，即普通单级循环、复叠式循环、双级循环、普通单级循环、复叠式循环、双级循环、喷气增焓循环、二级中间冷却循环等。

喷气增焓循环、二级中间冷却循环等。

采用地下水的水源热泵示意图水源热泵的设计应注意在水源热泵系统的设计和施工，要做好当地的水在水源热泵系统的设计和施工，要做好当地的水文勘察工作，要详细了解地下水的温度、流量、文勘察工作，要详细了解地下水的温度、流量、流向、土质、含水层的富水性和渗透性，而且要流向、土质、含水层的富水性和渗透性，而且要做相关的试验，内容包括抽水和回灌，水流方向，做相关的试验，内容包括抽水和回灌，水流方向，持续流量等等。

持续流量等等。

地下水源热泵是应用，包括海水源和污水源热泵地下水源热泵是应用，包括海水源和污水源热泵的应用，是一项比较复杂的系统工程，可参阅相的应用，是一项比较复杂的系统工程，可参阅相关手册和标准，做好耐心细致的设计和勘察工作关手册和标准，做好耐心细致的设计和勘察工作后进行。

后进行。

回水井应该设置在抽水井的上游，回灌井和抽水回水井应该设置在抽水井的上游，回灌井和抽水井不宜太近或太远，一般根据土质，控制在井不宜太近或太远，一般根据土质，控制在50-50-100100米左右。

米左右。

土源热泵系统原理土壤源热泵系统土壤源热泵系统是以土壤为热源的热泵装置，它将土壤换热器埋是以土壤为热源的热泵装置，它将土壤换热器埋入地下，通过载热剂将大地深处的热量带出，通入地下，通过载热剂将大地深处的热量带出，通过热泵提升温度后供采暖和生活热水所用，土壤过热泵提升温度后供采暖和生活热水所用，土壤源热泵避开了地下水源热泵的回灌问题，同时也源热泵避开了地下水源热泵的回灌问题，同时也避免了地下水的腐蚀、结垢等一系列麻烦，无污避免了地下水的腐蚀、结垢等一系列麻烦，无污染，系统洁净，是土壤源热泵的最大优势。

染，系统洁净，是土壤源热泵的最大优势。

但是它的应用也有如下问题：

由于土壤的导热性但是它的应用也有如下问题：

由于土壤的导热性能极差，使土壤源热泵的冷端向土壤取热十分困能极差，使土壤源热泵的冷端向土壤取热十分困难难太阳能热泵太阳能热泵太阳能热泵热水器，是通过直接利用太阳辐射能和环境空气为热源的热泵机组，它有两种型式：

即集热板直接作为蒸发器的“直接膨胀式”，和以太阳能集热板吸收的热量通过一个换热器进行蒸发的“间接膨胀式”。

热泵用的太阳能集热器，也可以分为带有透光板和保温措施的普通平板集热器和仅有金属板芯的集热器，这种集热器和空气直接接触，虽然在有阳光时增加了散热损失，但是也具备了在阴雨天的工作能力。

太阳能热泵试验无保温、无玻璃面板的太阳能集热板，正在进行太阳能热泵实验，由于可以使用光和空气作为系统的低温热源，也称为“风光源热泵”。

右图为间接膨胀式太阳能热泵集热器空气源热泵热水装置和主要部件制冷（热泵）压缩机根据压缩的原理，压缩机大致分为容积式压缩机和速度式压缩机两大类；根据压缩机的密封结构分类：

压缩机可以分为开启式压缩机、半封闭式压缩机和全封闭式压缩机三大类；开启式斜盘活塞压缩机（汽车用）半封闭活塞式压缩机的实物剖面半封闭式螺杆压缩机螺杆压缩机螺杆压缩机双、单滚动转子式压缩机双、单滚动转子式压缩机滚动转子式压缩原理滚动转子式压缩机滚动转子式压缩机在当前的小型家用热泵热水器系列产品中，占有最主要的地位，绝大多数家用热泵热水器都采用这种型式的压缩机。

滚动转子压缩机运行平稳，产量大，价格低，在动平衡上，较活塞式表现更好；双转子运行更好；不利的是，压缩机壳体是高压腔，对电机绕组运行不利，也对润滑不利。

蜗旋式压缩机是是19051905年就被提出的压年就被提出的压缩机，由于当时的机械缩机，由于当时的机械加工水平限制，一直未加工水平限制，一直未能得以推广，直到能得以推广，直到19801980年后才得到规模化应用。

年后才得到规模化应用。

它是一种新型的容积式它是一种新型的容积式压缩机，以效率高，体压缩机，以效率高，体积小，噪音低，运行平积小，噪音低，运行平稳等特点，迅速得到广稳等特点，迅速得到广大制冷和热泵工程师的大制冷和热泵工程师的青睐，被广泛应用于空青睐，被广泛应用于空气源热泵热水器中。

气源热泵热水器中。

蜗旋式压缩机原理蜗旋压缩机内部结构蜗旋压缩机内部结构涡旋压缩机细节涡旋压缩机的定盘和动盘蜗旋式压缩机的特点蜗旋式压缩机的特点由于蜗旋式压缩机中，其蜗旋有若干层（例如三层），因此，在其旋转过程中，吸气、压缩和排气等过程是同时在不同层的压缩室内进行的，一个压缩室的形成到完成排气，要经过若干周才能够完成，在外部的压缩室，曲轴每旋转一周就完成一个吸气过程，而接近中心部位的压缩室则不断进行排气过程，压缩室和相邻压缩室的压力差更小，故扭矩均衡，运转平和，内部泄露小，容积效率高。

工作也更加可靠。

蜗旋式压缩机壳体为低压腔；电动机基础电动机基础电动机主要部件的功能电动机主