【文章內容簡介】 空氣熱泵（如圖 2－ 1） 圖 21 空氣 空氣熱泵 圖 21 空氣 空氣熱泵 這是最普通的熱泵型式。特別適用于由工廠制造的單元式熱泵，廣泛地用于住宅中。該類熱泵中，熱源（制冷運行時為冷卻介質）和供熱（冷）的介質均為空氣?？赏ㄟ^電機驅動和手動操作的換向閥來進行內部切換，以使被空調房間獲得熱量或冷量。在該系統(tǒng)中，一個換熱盤管作為 蒸發(fā)器，而另一個作為冷凝器。在制熱循環(huán)時，被調的空氣流過冷凝器，而室外空氣流過蒸發(fā)器。工質換向則成了制冷循環(huán)，被調的空氣流過蒸發(fā)器而室外空氣流過冷凝器。 水熱泵（如圖 22） 圖 22 空氣 水熱泵 熱泵型式空氣空氣熱泵熱源熱匯 供熱（冷）介質 轉換方式空氣 空氣 熱泵工質換向簡圖制熱 制冷 制冷和制熱工程技術部 12/11/2020 13 熱泵工質換向空氣水熱泵型式 熱源熱匯 供熱（冷）介質制熱轉換方式制冷簡圖制冷和制熱冷熱負荷儲液器水 空氣熱泵水換向水水水 水熱泵熱泵型式 熱源熱匯 供熱（冷）介質制熱轉換方式簡圖制冷 制冷和制熱圖24水 水熱泵供水 回水熱（冷）負荷供水排水排水壓縮機這是風冷熱泵型冷（熱）水機組的常見型式。與空氣一空氣熱泵的區(qū)別在于，室內側采用水作為傳熱介質，冬季按制熱循環(huán)運行，供熱水為空調系統(tǒng)采暖。夏季按制冷循環(huán)運行，供冷水為空調系統(tǒng)供冷。制熱與制冷循環(huán)的切換通過換向閥改變熱泵工質的流向實現(xiàn)。 空氣熱泵（如圖 23） 圖 23 水 空氣熱泵 這類熱泵制冷的熱源（或制冷時的冷源）為水供熱（冷）的介質為空氣。制熱與制冷循環(huán)的切換通過換向閥改變熱泵工質的流向實現(xiàn)。作為熱源的水有多種，后面將詳細介紹。 （如圖 24） 圖 24 水 水熱泵 制熱（或制冷）運行時以水作為熱源（或冷源）。供熱（冷）的介質也是水?？捎们袚Q工質，來實現(xiàn)制冷與制熱運行。然而更方便的是由水回路中的三通閥來完成。雖然圖中表示了水流直接進入換熱器，在某些場合，為了避免污染封 閉的冷水系統(tǒng)（通常是處理過的），需要間接地通過一個換熱器來供水。 （如圖 2－ 5） 工程技術部 12/11/2020 14 水換向水水水水熱泵熱泵型式 熱源熱匯 供熱（冷）介質制熱轉換方式簡圖制冷 制冷和制熱供水 回水熱（冷）負荷供水壓縮機圖25大 地偶合式熱泵熱泵共質換向大地熱源直接膨脹式熱泵熱泵型式大地熱源直接膨脹式熱源熱匯空氣供熱（冷）介質制熱轉換方式制冷簡圖制冷和制熱大地偶合式熱泵大地偶合（閉合大地熱源）空氣 熱泵工質換向儲液器壓縮機壓縮機 圖 2－ 5 大地耦合式熱泵 利用大地的土壤作為熱源和冷卻物。與大地的換熱可通過熱泵工質一水換熱器，也可采用熱泵工質埋于地下的盤管直接膨脹形式。供熱（冷）的介質為空氣。水或防凍液被泵送 到埋入大地中的水平或垂直的盤型管中循環(huán)。大地盤管可采用熱泵工質直接膨脹，滿液式或再循環(huán)的蒸發(fā)器回路，大地耦合式熱泵熱交換器的效果與沙土類型、含混量、成分、密度和是否均勻地緊貼換熱器面有關。管子材料和當?shù)厣惩良暗叵滤母g作用會影響傳熱和使用壽命。 壓縮式熱泵的熱力經濟性指標 熱泵的性能系數(shù)用 COP（ Coeffcient of Performance）來表示 。 COP 指其收益（制熱量）與代價（所消耗機械功能或熱能）的比值。對消耗機械功的蒸氣壓縮式熱泵其性能系數(shù) COP 也可用制熱系數(shù)ε h 來表示，即為制熱 量 Qh 與輸入功率 P 的比值即ε h=Qh/P根據熱力學第一定律，如不計壓縮機向環(huán)境的散熱則熱泵制熱量 Qh 等于從低溫熱源吸熱量（可視為制冷機的制冷量） Qc 與輸入功率 P 之和。由于 Qc 與 P 的比值為制冷系數(shù)ε h，故ε h 也可寫成：ε h=（ Qc＋ P）／ P＝ l＋ε，可見ε h 值永遠大于 1。 水源熱泵 水源熱泵是以水為熱源的，可進行制冷、制熱循環(huán)的一種熱泵型整體式水 水、水 空氣空調裝置，它在制熱時以水為熱源而在制冷時以水為排熱源。以水作為熱源的優(yōu)點是：水的質量熱容大，傳熱性能好，傳遞一定熱量所需的水量較少；換熱器的尺 寸可較緊湊，每平米建筑面積所花費的經費比空氣 空氣熱泵要少，而且不存在結霜問題，運行合理穩(wěn)定，在易于獲得穩(wěn)定供水的地方，水是理想的熱源。 水源熱泵的空調系統(tǒng)主要有以下幾種類型： 水環(huán)路熱泵系統(tǒng)用一個循環(huán)水路作為加熱源和排熱源，系統(tǒng)中必須設置排熱器（冷卻塔）和補熱器（鍋爐或電加熱器）。 地下水的熱泵系統(tǒng)是將建筑物附近井內的地下水取出，并通過水源熱泵的換熱器進行加熱或冷卻，然后將地下水排入下水道或湖泊中，最好重新回灌地下。 地表水的熱泵系統(tǒng)使用建筑 物附近的湖泊、河流、水渠中的地表水，使之通過水工程技術部 12/11/2020 15 源熱泵空調機中的換熱器，然后再將升高或降低幾度的地表水排回水源中去。 閉式環(huán)路地表水熱泵系統(tǒng)是使用 1個閉式的水或鹽水環(huán)路，包括浸沒在地表水（河、湖或池）中的管道作為換熱器，加熱或冷卻后的水再進入水源熱泵空調機作為水源。 第二節(jié) 山東貝萊特 GSHP 型水源中央空調機組 水源中央空調機組的開發(fā)背景 傳統(tǒng)的取暖方式，主要采取燃燒煤、石油、天然氣等有限礦物質能源，而這些固有能源在開采、運輸、和利用過程中，對人類生存環(huán)境造成極大的污染 。隨著經濟發(fā)展，能耗越來越大，環(huán)境污染也越來越嚴重，由于大氣污染，使正常的生態(tài)環(huán)境被破壞，溫室效應也受到全世界的普遍關注。使用有限礦物質燃料用于取暖不僅極大地浪費著國有資源，同時也嚴重污染著環(huán)境。因此保護環(huán)境和保護日益匱乏的能源資源越來越引起社會各界的高度重視。目前，國內有不少采用地熱取暖，而且用地熱供暖的建筑采暖系統(tǒng)均為直流式，即地熱水由地下抽上，經供水泵送往用戶，在用戶處放出熱量，地熱水溫度降為 40 度以下直排入下水。因地熱采暖回水溫度較高，直接排放，不僅浪費大量的熱能，而且給環(huán)境帶來比較嚴重的污染。近幾 年我國普遍地區(qū)逐步禁止使用燃煤鍋爐取暖，燃油也得到了一定的控制，個別地區(qū)對地熱采暖回水的排放進行了限制，如果地熱采暖的用戶不采取相應措施．則只有關閉地熱井，重新尋找其它熱源。若用超前的環(huán)保意識認識上述問題， 21世紀利用地下能源采暖或送涼，預示著一場新的環(huán)保、采暖方式、能源利用的革命。如何合理使用能源的問題是十分重要的。為此，利用低位能量的熱泵技術已引起越來越多人們的重視。熱泵也就是靠高位能（如電能）拖動，迫使能量從低位熱源流向高位熱源的裝置。顧名思義，熱泵就象泵那樣把低位熱源的熱能泵送到高位熱源。熱泵雖然需 要用一定的高位能，但供給的熱量卻是消耗的高位能和吸取的低位能之和。熱泵不但節(jié)約了高位能，而且適用于同時供冷和供暖的場合。 目前，國內市場上的熱泵型空調主要是以空氣為熱源，但是其制熱效果受到室外氣候條件影響。若對現(xiàn)行的空氣源熱泵進行一些改進，可在一定程度上解決低溫環(huán)境下的制熱能力，但產品的成本將有所增加，因此風冷熱泵的廣泛應用受到限制。 我公司根據市場的需要，依托清華同方的人才和本身實力，利用自身強大的制冷空調產品的開發(fā)能力和先進生產制造實力，結合國際目前最先進的制冷、機械制造技術和智能自控技術研制生產了新型 高效水一水熱泵機組，即 GSHP 型，彌補了國內廠家在這一領域的空白，其以水為熱源（地下水、地熱水、地表水、海水、工業(yè)廢水等），不受室外氣候條件變化的影響，廣泛應用于全國各地區(qū)，從根本上克服了風冷熱泵的局限性。 水源中央空調機組的工作原理 ： 液體汽化形成蒸氣。當液體處在密閉容器內時，若此容器內除了液體及液體本身的蒸氣外不存在任何氣體，液體和蒸氣在某一壓力下將達到平衡，此時的氣體稱為飽和蒸氣，它所具有的壓力稱為飽和壓力，溫度稱為飽和溫度。飽和壓力隨溫度的升高而升高。如果將一部分飽和 蒸氣從容器中抽走，液體中就必然要汽化一部分蒸氣來維持平衡。液體汽化時，需要吸熱，此熱量稱為汽化潛熱。汽化潛熱來自被工程技術部 12/11/2020 16 冷卻的對象，它對冷卻對象制冷。反之，氣體冷卻成液體時放熱，熱量被供熱介質吸收和傳遞，實現(xiàn)制熱。 ： 單級蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器組成。其工作過程如下：制冷劑在蒸發(fā)壓力 P0、蒸發(fā)溫度 T0 下沸騰， T0 低于被冷卻物體或流體的溫度。壓縮機不斷地抽吸蒸發(fā)器中產生的蒸氣，并將它壓縮到冷凝壓力 PK，然后送往冷凝器在冷凝壓力入下等壓冷凝成液體，制冷劑冷凝時放出的熱 量傳給冷卻介質（通常是水和空氣），與冷凝壓力 PK 相對應的冷凝溫度 TK 一定要高于冷卻介質的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或節(jié)流元件進入蒸發(fā)器。當制冷劑通過膨脹閥時，壓力從冷凝壓力 PK降到蒸發(fā)壓力 P0，部分液體氣化，剩余液體的溫度降至蒸發(fā)溫度 T0，于是離開膨脹閥的制冷劑變成蒸發(fā)溫度 T0 的兩相混合物。在它被壓縮機重新吸入之前幾乎不再起吸熱作用。 在整個循環(huán)過程中，壓縮機起著壓縮和輸送制冷劑蒸氣并造成蒸發(fā)器中、低壓力的作用，是整個系統(tǒng)的心臟；節(jié)流閥對制冷劑起節(jié)流降壓作用。并調節(jié)進入蒸發(fā)器的制冷劑流量；蒸發(fā)器是輸出冷量 的設備，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體的熱量，從而達到制取冷量的目的；冷凝器是輸出熱量的設備，從蒸發(fā)器中吸收的熱量，連同壓縮機消耗的功所轉化的熱量，在冷凝器中被冷卻介質帶走。根據熱力學第二定律，壓縮機所消耗的功（電能）起了補償作用，使制冷劑不斷從低溫物體中吸熱，并向高溫物體放熱，從而完成整個循環(huán)。蒸氣壓縮式原理，是熱泵中最為普遍而廣泛應用的一種形式。如圖 2－ 6： GSHP 型水源中央空調機組的用途及特點 ： GSHP 型水源中央空調機組能適用于工礦企業(yè)、高層建筑、會堂 醫(yī)院等場所， 提 供冷熱源，并為紡織、化工、電子、國防、科研等部門提供工藝流程所需的 7～ 55℃之間的用水。 ： 結構緊湊，占地小，節(jié)省空間，安裝簡便，噪音低（ 75dB） GSHP260： 2 臺壓機， 2個循環(huán)回路。 工程技術部 12/11/2020 17 GSHP400： 3 臺壓機， 3個循環(huán)回路。 GSHP580： 2 臺壓機， 2個循環(huán)回路。 GSHP820： 2 臺壓機， 2個循環(huán)回路。 GSHP1020： 2臺壓機， 2個循環(huán)回路 這樣設置多個獨立循環(huán)系統(tǒng)，工作過程中利用分級調控，相互不受影響。 GSHP 機組為高溫熱泵機組，考慮到機組的特殊使用功能，設計 過程中充分發(fā)揮了貝萊特的科技人才優(yōu)勢，認真計算、優(yōu)化設計，將各主要配件合理配置，以達到各自的最佳工作狀態(tài)，保證整個機組的高效率。其優(yōu)越性具體體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）機組進水、出水溫度范圍廣。冬季冷凍水進水溫度為 10～ 22℃，夏季冷卻水進水溫度為 14～ 35℃；冬季冷卻水出水溫度為 45～ 55℃，夏季冷凍水出水溫度為7～ 15℃。 （ 2）與其他公司的水源熱泵產品相比， GSHP 型機組兩器設計溫差大。一般水源熱泵采用標準的進出水溫差，蒸發(fā)器和冷凝器均為 5℃。而我公司的 GSHP 型機組蒸發(fā)器進出水溫差為 7℃，冷凝器為 10℃。 （ 3）適用工程面廣。由（ 1）和（ 2）可看出，冬季運行工況， GSHP 機組所能提供的熱水最高溫度可以達到 55℃，循環(huán)水供、回水溫差為 10℃：而其他公司機組可提供的熱水最高溫度僅可達到 50℃，循環(huán)水供、回水溫差只有 5℃。因此 GSHP機組不僅適用于新建建筑物空調系統(tǒng)（風機盤管或暖氣片系統(tǒng)），而且還可用于舊有建筑物老采暖系統(tǒng)改造工程，從而克服了以往水源熱泵機組適用面窄缺陷。 （ 4）能效比高。冬季制熱工況，能效系數(shù) COP（供熱量與輸入功率的比值）約為： ～ 之間；夏季制冷工況，能效系數(shù) COP(冷量與輸入 功率的比值 )約為 ～ 之間。 （ 5）良好的完整性、系統(tǒng)性。為了更好的配合 GSHP— 水源中央空調系統(tǒng)方案設計，在機組設計過程中，考慮了各地區(qū)的不同運行條件（如：不同水源的溫度，水量等）和使用情況（原有鍋爐房采暖系統(tǒng)改造、新建小區(qū)及建筑物的采暖、空調系統(tǒng)），對機組的蒸發(fā)器和冷凝器進行了特殊處理，采用與常規(guī)熱泵機組不同的進出水溫差，以達到在冬季和夏季不同使用季節(jié)中，在不更換冷熱水循環(huán)水泵、水源水泵的情況下，都可以滿足使用，從而減小了用戶的一次性投資，提高了設備的利用率。 （ 6） 先進的控制技術與 網絡功能 ： ? 大屏幕液晶顯示屏顯示機組工作狀態(tài) ? 自動故障報警 ? 提示設備維護信息