热泵技术与应用教学课件作者张昌第1章概论课件PPT课件下载推荐.pptx

1、工作温度范围。,第1章 概论,1.1.2热泵的节能效益,热泵空调技术是一种有效的节能手段，可以大 大降低一次能源的消耗。研究表明，电动热泵的制热系数只要大于3，则 从能源利用观点看热泵就会比热效率为80的区 域锅炉房用能节省。,第1章 概论,例如：若向室内供热10kw，采用两种用供热方 案,采用电阻式加热器，直接加热室内空气，则 需要供给的电能为10kw用电能拖动热泵供热。假设供热温度为45低温热源温度为0，热泵采用逆卡诺循环，则h=T2/（T2-T1）=7.07W=Q/h=1.414返回本节,第1章 概论,1.1.3热泵的环境效益,热泵技术就是一种有效节省能源、减少CO2排放和 大气污染的环

2、保技术。把热泵作为空调系统的冷热源，可以把自然界中的 低温废热转变为暖通空调系统可利用的再生热能，节约了矿物燃料，进而减少温室气体排放。,第1章 概论,1.2热泵循环的热力学原理,逆卡诺（Carnot）循环洛伦兹（Lorenz）循环热泵的热力经济性指标,返回首页,第1章 概论,理想的热泵循环 1.恒温热源间:逆卡诺循环2.变温热源间:洛伦兹循环在同样热源条件下理想的热泵循环具有最 大的制热系数，因此它是同样热源条件下的实 际循环的比较标准。,第1章 概论,1.2.1逆卡诺（Carnot）循环,第1章 概论,特点:热源温度恒定.过程:两个等熵过程和两个等温过程.制热系数:,第1章 概论,1.2.

3、2洛伦兹（Lorenz）循环,第1章 概论,特点:热源的温度是变化的.过程:两个等熵过程和两个工质与热源之间无温差 的传热过程所组成.制热系数:,第1章 概论,1.2.3热泵的热力经济性指标,常用的热泵系统热力经济性指标：性能系数COP（Coefficient of Performance）季节性能系数HSPF（Heating Seasonal Performance Factor）热泵的 火用 效率,第1章 概论,1热泵的性能系数 制热系数COPh：,蒸气压缩式,吸收式,P,Q,h,h,COP,Q,h Qg,第1章 概论,2季节制热性能系数,供热季节总的供热量,供热季节热泵消耗的总能量 供热

4、季节辅助加热的耗能量,HSPF,第1章 概论,3热泵的,火用 效率,h,L,L h,H,ex,COP,T,TP,P,T,T Q,TL,1 H,1 H,1 Q Th,第1章 概论,1.3热泵的低位热源,空气水土壤太阳能,返回首页,第1章 概论,第1章 概论,1.3.1空气,特点：空气随时随地可以利用，其装置和使用比 较方便，对换热设备无害。缺点：空气参数（温、湿度）随地域和季节、昼夜 均有很大变化空气的比热容小，为获得足够的热量以及 满足热泵温差的限制，其室外侧蒸发器所需的 风量较大，使热泵的体积增大，也造成一定的 噪声,第1章 概论,空气参数的变化规律对于空气热源热泵的 设计与运行有重要影响，

5、主要表现在：1随着空气温度的降低，蒸发温度下降，热泵温差增大，热泵的效率降低。单级蒸气压缩式热泵虽然在空气温度低到-15至-20C时仍可运行，但此时制热系数将有 很大的降低，其供热量可能仅为正常运行时的 50以下。,第1章 概论,2随着环境空气温度的变化，热泵的供热量 往往与建筑物的供热负荷相矛盾，即大多数时 间内均存在供需的不平衡现象。,下图表示了采用空气热源热泵供暖的系统 特性。,第1章 概论,空气具有一定的湿度，空气流经蒸发器被冷 却时，在蒸发器表面会凝露甚至结霜。蒸发器表面微量凝露时，可增强传热50-60，但阻力有所增加当蒸发器表面结霜时，不仅流动阻力增大，而且随霜层的增加而热阻 提高

6、。热泵除霜过程中,不仅不供热,还会产生 除霜损失。,返回本节,第1章 概论,1.3.2水,可供热泵作为低位热源用的水有地表水（河 川水、湖水、海水等）和地下水（深井水、泉水、地下热水等）。优点：水的比热容大。传热性能好，所以使换热 设备较为紧凑。水温一般也较稳定，从而可使热 泵运行性能良好。必须靠近水源，或设有一定的蓄水装置。对水质有一定的要求，输送管路和换热器的选择 必先经过水质分析。防止可能出现的腐蚀。,第1章 概论,1.地表水用地表水作为热泵热源的两种方式:用泵将水抽送至热泵机组的蒸发器换热之后 返回水源。在地表水水体中设置换热盘管，用管道与热泵 机组的蒸发器连接成回路，换热盘管中的媒介

7、水 在水泵的驱动下循环经过蒸发器。,第1章 概论,2.地下水地下水位于较深的地层中，因隔热和蓄热作 用，其水温随季节气温的变化较小，特别是深井 水的水温常年基本不变，对热泵运行十分有利。大量使用深井水导致地面下沉，且逐步造成 水源枯竭。因此，如以深井为热源可采用“深井 回灌”的方法，并采用“夏灌冬用”和“冬灌夏用”的措施。,第1章 概论,3.生活废水生活废水是指洗衣房、浴池、旅馆等的废水，温度较高，是可利用的低位热源。存在问题:如何贮存足够的水量以应付热负 荷的波动，以及如何保持换热器表面的清洁和防 止水对设备的腐蚀。,第1章 概论,返回本节,4.工业废水,工业废水形式颇多，数量大、温度高，有

8、的 可直接再利用。,第1章 概论,1.3.3土壤,地表浅层土壤相当于一个巨大的集热器，土 壤热源是人类可利用的可再生能源，是热泵的一 种良好的低位热源。温度稳定，不需通过采用风机或水泵采热，无噪声、也无除霜要求。,第1章 概论,1.3.3土壤,缺点：热导率小，地下盘管换热器的传热系数小，需要较大的传热面积，因此地下盘管换热器比较 大导致占地面积大；地下盘管换热器在土壤中埋得较深，土壤中 埋设管道成本较高，运行中发生故障不易检修；用盐水或乙二醇水溶液作中间载热介质时，增大 了热泵工质与土壤之间的传热温差和管内介质的 流动阻力，影响热泵循环的经济性。,不同深度土壤温度曲线,返回本节,第1章 概论,

9、1.3.4太阳能,返回本节,太阳辐射穿过地球外围的大气层到达地表，地表接受到的辐射能量已大为减少，且受日、地 距离和太阳方位角和高度角的影响，使早、晚和 不同季节有很大差别。太阳能的集热和利用比其它几种热源来得复 杂，设备投资也较高。太阳能作为热泵热源的应 用实际上是指热泵与太阳能供热的联合运行。,第1章 概论,1.4热泵的驱动能源和驱动装置,热泵的驱动能源和能源利用系数热泵的驱动装置,返回首页,第1章 概论,1.4.1热泵的驱动能源和能源利用系数,电驱动热驱动能源利用系数（E）：即一次能源的利用率，表示供热量与一次能耗的比值。,返回本节,返回本节,第1章 概论,1.4.2 热泵的驱动装置,1电动机2燃料发动机3燃烧器,第1章 概论,1.5热泵的分类,返回首页,1.按热泵机组换热器所接触的载热介质分类空气/空气热泵,第1章 概论,空气/水热泵,第1章 概论,水/空气热泵,第1章 概论,水/水热泵,第1章 概论,土壤/水热泵,第1章 概论,土壤/空气热泵,第1章 概论,1.按低位热源分类,空气源热泵系统,第1章 概论,水源热泵系统,第1章 概论,土壤源热泵系统,第1章 概论,太阳能热泵系统,第1章 概论,1.6热泵发展的历史与现状,返回首页,