【文章內(nèi)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(zhì)）和供熱（冷）的介質(zhì)均為空氣?？赏ㄟ^電機(jī)驅(qū)動和手動操作的換向閥來進(jìn)行內(nèi)部切換，以使被空調(diào)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(diào)的空氣流過冷凝器，而室外空氣流過蒸發(fā)器。工質(zhì)換向則成了制冷循環(huán)，被調(diào)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(zhì) 轉(zhuǎn)換方式空氣 空氣 熱泵工質(zhì)換向簡圖制熱 制冷 制冷和制熱工程技術(shù)部 12/11/2020 13 熱泵工質(zhì)換向空氣水熱泵型式 熱源熱匯 供熱（冷）介質(zhì)制熱轉(zhuǎn)換方式制冷簡圖制冷和制熱冷熱負(fù)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(zhì)制熱轉(zhuǎn)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(fù)荷供水排水排水壓縮機(jī)這是風(fēng)冷熱泵型冷（熱）水機(jī)組的常見型式。與空氣一空氣熱泵的區(qū)別在于，室內(nèi)側(cè)采用水作為傳熱介質(zhì)，冬季按制熱循環(huán)運行，供熱水為空調(diào)系統(tǒng)采暖。夏季按制冷循環(huán)運行，供冷水為空調(diào)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(zhì)的流向?qū)崿F(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(zhì)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(zhì)的流向?qū)崿F(xiàn)。作為熱源的水有多種，后面將詳細(xì)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(zhì)也是水?？捎们袚Q工質(zhì)，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(jìn)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(shù)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(zhì)制熱轉(zhuǎn)換方式簡圖制冷 制冷和制熱供水 回水熱（冷）負(fù)荷供水壓縮機(jī)圖25大 地偶合式熱泵熱泵共質(zhì)換向大地?zé)嵩粗苯优蛎浭綗岜脽岜眯褪酱蟮責(zé)嵩粗苯优蛎浭綗嵩礋釁R空氣供熱（冷）介質(zhì)制熱轉(zhuǎn)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?zé)嵩矗┛諝?熱泵工質(zhì)換向儲液器壓縮機(jī)壓縮機(jī) 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(zhì)一水換熱器，也可采用熱泵工質(zhì)埋于地下的盤管直接膨脹形式。供熱（冷）的介質(zhì)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(zhì)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(guān)。管子材料和當(dāng)?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(jīng)濟(jì)性指標(biāo) 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(jī)械功能或熱能）的比值。對消耗機(jī)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(jù)熱力學(xué)第一定律，如不計壓縮機(jī)向環(huán)境的散熱則熱泵制熱量 Qh 等于從低溫?zé)嵩次鼰崃浚梢暈橹评錂C(jī)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(yuǎn)大于 1。 水源熱泵 水源熱泵是以水為熱源的，可進(jìn)行制冷、制熱循環(huán)的一種熱泵型整體式水 水、水 空氣空調(diào)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(zhì)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(jīng)費比空氣 空氣熱泵要少，而且不存在結(jié)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(diào)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(shè)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(nèi)的地下水取出，并通過水源熱泵的換熱器進(jìn)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(shù)部 12/11/2020 15 源熱泵空調(diào)機(jī)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(jìn)入水源熱泵空調(diào)機(jī)作為水源。 第二節(jié) 山東貝萊特 GSHP 型水源中央空調(diào)機(jī)組 水源中央空調(diào)機(jī)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(zhì)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(jīng)濟(jì)發(fā)展，能耗越來越大，環(huán)境污染也越來越嚴(yán)重，由于大氣污染，使正常的生態(tài)環(huán)境被破壞，溫室效應(yīng)也受到全世界的普遍關(guān)注。使用有限礦物質(zhì)燃料用于取暖不僅極大地浪費著國有資源，同時也嚴(yán)重污染著環(huán)境。因此保護(hù)環(huán)境和保護(hù)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(nèi)有不少采用地?zé)崛∨?，而且用地?zé)峁┡慕ㄖ膳到y(tǒng)均為直流式，即地?zé)崴傻叵鲁樯?，?jīng)供水泵送往用戶，在用戶處放出熱量，地?zé)崴疁囟冉禐?40 度以下直排入下水。因地?zé)岵膳厮疁囟容^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(yán)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?zé)岵膳厮呐欧胚M(jìn)行了限制，如果地?zé)岵膳挠脩舨徊扇∠鄳?yīng)措施．則只有關(guān)閉地?zé)峋?，重新尋找其它熱源。若用超前的環(huán)保意識認(rèn)識上述問題， 21世紀(jì)利用地下能源采暖或送涼，預(yù)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(shù)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(nèi)市場上的熱泵型空調(diào)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(jìn)行一些改進(jìn)，可在一定程度上解決低溫環(huán)境下的制熱能力，但產(chǎn)品的成本將有所增加，因此風(fēng)冷熱泵的廣泛應(yīng)用受到限制。 我公司根據(jù)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(diào)產(chǎn)品的開發(fā)能力和先進(jìn)生產(chǎn)制造實力，結(jié)合國際目前最先進(jìn)的制冷、機(jī)械制造技術(shù)和智能自控技術(shù)研制生產(chǎn)了新型 高效水一水熱泵機(jī)組，即 GSHP 型，彌補了國內(nèi)廠家在這一領(lǐng)域的空白，其以水為熱源（地下水、地?zé)崴?、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(yīng)用于全國各地區(qū)，從根本上克服了風(fēng)冷熱泵的局限性。 水源中央空調(diào)機(jī)組的工作原理 ： 液體汽化形成蒸氣。當(dāng)液體處在密閉容器內(nèi)時，若此容器內(nèi)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(dá)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(shù)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(zhì)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(jī)、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(jī)不斷地抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)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(zhì)（通常是水和空氣），與冷凝壓力 PK 相對應(yīng)的冷凝溫度 TK 一定要高于冷卻介質(zhì)的溫度，冷凝后的液體通過膨脹閥或節(jié)流元件進(jìn)入蒸發(fā)器。當(dāng)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(jī)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(jī)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(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量；蒸發(fā)器是輸出冷量 的設(shè)備，制冷劑在蒸發(fā)器中吸收被冷卻物體的熱量，從而達(dá)到制取冷量的目的；冷凝器是輸出熱量的設(shè)備，從蒸發(fā)器中吸收的熱量，連同壓縮機(jī)消耗的功所轉(zhuǎn)化的熱量，在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，壓縮機(jī)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(yīng)用的一種形式。如圖 2－ 6： GSHP 型水源中央空調(diào)機(jī)組的用途及特點 ： GSHP 型水源中央空調(diào)機(jī)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(jié)構(gòu)緊湊，占地小，節(jié)省空間，安裝簡便，噪音低（ 75dB） GSHP260： 2 臺壓機(jī)， 2個循環(huán)回路。 工程技術(shù)部 12/11/2020 17 GSHP400： 3 臺壓機(jī)， 3個循環(huán)回路。 GSHP580： 2 臺壓機(jī)， 2個循環(huán)回路。 GSHP820： 2 臺壓機(jī)， 2個循環(huán)回路。 GSHP1020： 2臺壓機(jī)， 2個循環(huán)回路 這樣設(shè)置多個獨立循環(huán)系統(tǒng)，工作過程中利用分級調(diào)控，相互不受影響。 GSHP 機(jī)組為高溫?zé)岜脵C(jī)組，考慮到機(jī)組的特殊使用功能，設(shè)計 過程中充分發(fā)揮了貝萊特的科技人才優(yōu)勢，認(rèn)真計算、優(yōu)化設(shè)計，將各主要配件合理配置，以達(dá)到各自的最佳工作狀態(tài)，保證整個機(jī)組的高效率。其優(yōu)越性具體體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）機(jī)組進(jìn)水、出水溫度范圍廣。冬季冷凍水進(jìn)水溫度為 10～ 22℃，夏季冷卻水進(jìn)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(chǎn)品相比， GSHP 型機(jī)組兩器設(shè)計溫差大。一般水源熱泵采用標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)出水溫差，蒸發(fā)器和冷凝器均為 5℃。而我公司的 GSHP 型機(jī)組蒸發(fā)器進(jìn)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(jī)組所能提供的熱水最高溫度可以達(dá)到 55℃，循環(huán)水供、回水溫差為 10℃：而其他公司機(jī)組可提供的熱水最高溫度僅可達(dá)到 50℃，循環(huán)水供、回水溫差只有 5℃。因此 GSHP機(jī)組不僅適用于新建建筑物空調(diào)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)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(jī)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(diào)系統(tǒng)方案設(shè)計，在機(jī)組設(shè)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(diào)系統(tǒng)），對機(jī)組的蒸發(fā)器和冷凝器進(jìn)行了特殊處理，采用與常規(guī)熱泵機(jī)組不同的進(jìn)出水溫差，以達(dá)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(shè)備的利用率。 （ 6） 先進(jìn)的控制技術(shù)與 網(wǎng)絡(luò)功能 ： ? 大屏幕液晶顯示屏顯示機(jī)組工作狀態(tài) ? 自動故障報警 ? 提示設(shè)備維護(hù)信息