【正文】 熱 泵 HEAT PUMP 433122TTTTTTεh ????（ 227） 熱 泵 HEAT PUMP 圖 213 吸收式熱泵原理簡(jiǎn)圖 熱 泵 HEAT PUMP 圖 214 吸收式熱泵循環(huán)的 Ts圖 熱 泵 HEAT PUMP 熱 泵 HEAT PUMP 圖 215 有溶液熱交換器的吸收式熱泵圖式 熱 泵 HEAT PUMP 熱 泵 HEAT PUMP 圖 2l6 溫差電熱泵示意圖 熱 泵 HEAT PUMP 熱 泵 HEAT PUMP 第三章 熱泵的低位熱源和驅(qū)動(dòng)能源 167。 33 水 源 ★ 167。 32 空氣源 ★ 167。 37 熱泵系統(tǒng)中的蓄熱 ★ 167。 38 熱泵的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià) ★ 熱 泵 HEAT PUMP 第三章 熱泵的低位熱源和驅(qū)動(dòng)能源 167。 32 空氣源熱泵 一、空氣源熱泵的優(yōu)缺點(diǎn) ? 取之不盡、用之不竭，可無(wú)償?shù)孬@取，安裝使用方便 ? 熱泵的容量和制熱性能系數(shù)受室外空 氣的狀態(tài)參數(shù)（如溫度和相對(duì)濕度） 影響大，容易造成 熱泵供熱量與建筑 物耗熱量 之間的供需矛盾。 ? 需要較大的空氣循環(huán)量（空氣的熱容量較?。?，因此，風(fēng)機(jī)的容量也相應(yīng)增大，運(yùn)行費(fèi)用和噪音大大增加。 33 水源熱泵 一、水源熱泵的優(yōu)缺點(diǎn) ? 水的熱容量大，傳熱性能好，換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊。 熱 泵 HEAT PUMP ? 必須靠近水源，應(yīng)設(shè)有蓄水裝置 ? 對(duì)水質(zhì)有一定的要求（ 潔凈度 、 防腐蝕 等問(wèn)題） 二、地下水 地下水的優(yōu)點(diǎn) ? 說(shuō)明 ： 無(wú)論是深井水還是地?zé)崴?，都是熱泵良好的低位熱源? 熱 泵 HEAT PUMP 選用地下水作為低溫?zé)嵩磿r(shí)，應(yīng)注意 ? 我國(guó)地下水分布的不均勻性 ? 含水層的滲透性 ? 地下水的溫度 ? 地下水的水質(zhì) ? 我國(guó)地下水超采現(xiàn)象嚴(yán)重，已引起一些地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題 熱 泵 HEAT PUMP 深井回灌 ? 夏灌冬用 ： 把夏季溫度較高的江河水，或經(jīng)熱泵冷凝器使用后的冷卻水、太陽(yáng)能集熱器加熱后的水通過(guò) 深井管回灌 到地下含水層中儲(chǔ)存起來(lái)，冬季再?gòu)纳罹袑⑺槌鲎鳛闊岜玫臒嵩础? 熱 泵 HEAT PUMP 三、地表水 包括 江、河、湖、海 的水源，要求冬季不結(jié)冰。 城市污水 是很好的熱源，在整個(gè)采暖季內(nèi)，溫度比較穩(wěn)定。 ? 存在的問(wèn)題 ： 如何貯存足夠量的水以應(yīng)付供熱負(fù)荷的波動(dòng)，以及如何保持換熱器表面的清潔和防止水的腐蝕。有的溫度較高，可作為 高溫?zé)嵩?直接使用；而有的溫度較低，則可作為低溫?zé)嵩?使用。 34 土壤源熱泵 一、土壤源熱泵的優(yōu)缺點(diǎn) ? 全年 地溫波動(dòng) 小，冬季土壤溫度比空氣溫度高，熱泵的制熱性能系數(shù)較高。 ? 在采暖季節(jié)，當(dāng)室外氣溫最低時(shí)（此時(shí)采暖需熱量最大）。 熱 泵 HEAT PUMP ? 埋地盤(pán)管 冬季從土壤中取出的熱量，在夏季可通過(guò)熱傳導(dǎo)由地面補(bǔ)充。 ? 土壤的導(dǎo)熱系數(shù)小，工質(zhì)與土壤之間的熱交換強(qiáng)度小，需要 增大換熱面積 ，金屬耗量大。 ? 在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中因采熱而引起地溫發(fā)生變化， 地溫變化 又造成土壤源熱泵蒸發(fā)溫度的變化，使運(yùn)行工況不穩(wěn)定。 ? 土壤 能源密度 為 20~40W/m2。 熱 泵 HEAT PUMP 土壤的性質(zhì) ? 土壤的熱物性對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的性能影響較大。 ? 土壤性質(zhì)隨地區(qū)不同和季節(jié)的變化而異 ? 土壤主要 熱力參數(shù) 是 導(dǎo)熱系數(shù) ?和 比熱 c ? 土壤 含濕量 和 密度 對(duì)熱力參數(shù)影響很大。由于濕土壤凍結(jié)而膨脹，使得盤(pán)管與周?chē)寥澜佑|的更緊密，傳熱系數(shù)增大。 ? 防止產(chǎn)生空隙的主要方法： ①在埋地管周?chē)罴?xì)沙；②采用柔性盤(pán)管，使它隨周?chē)寥酪黄鹨苿?dòng)而與土壤有緊密的結(jié)合；③創(chuàng)造人工濕土壤，并使它凍結(jié) 。 35 太陽(yáng)能熱泵 一、太陽(yáng)能熱泵的優(yōu)缺點(diǎn) ? 太陽(yáng)能是地球上一切能源的主要來(lái)源，是取之不盡、無(wú)公害、環(huán)保和潔凈的能源。因此，要利用太陽(yáng)能，必須要解決太陽(yáng)能的 間歇性 和 不可靠性 問(wèn)題。 高、中溫平板集熱器 和 聚光型集熱器 價(jià)格昂貴，是直接利用太陽(yáng)能供熱的極大障礙。 ? 熱泵上可不設(shè)除霜裝置。（ 卵石床蓄熱 ） ? 設(shè)置 ： 可分別裝在熱泵 低溫側(cè) 和 高溫側(cè)兩邊，也可只裝在低溫側(cè)， 圖 313。 熱 泵 HEAT PUMP 167。 熱 泵 HEAT PUMP 能源利用系數(shù) （ E） ? 定義 ： 供熱量與消耗的初級(jí)能源之比 ? 說(shuō)明 ： 電能、液體燃料、氣體燃料雖 然同是能源，但其價(jià)值不同，電能通常是由其他初級(jí)能源轉(zhuǎn)變而來(lái)，在轉(zhuǎn)變過(guò)程中必然有損失。 熱 泵 HEAT PUMP 能源利用系數(shù)計(jì)算（能流圖） ? 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵的能源利用系數(shù) E （ 圖 314） ? 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵的能源利用系數(shù) E ： （ 圖 314） 二、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) ? 說(shuō)明 ： 單相或三相交流電動(dòng)機(jī)是熱泵中最普遍的驅(qū)動(dòng)裝置，從最小的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)到最大的離心式壓縮機(jī)一般都采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 熱 泵 HEAT PUMP 單相交流電動(dòng)機(jī) ? 單相交流電動(dòng)機(jī)是壓縮機(jī)常用的電動(dòng)機(jī)，大多數(shù)借助于 電容器 來(lái)完成相移（ 移相電容器 ），也有靠 電感器 來(lái)完 成的。 ? 家用 小型熱泵 都希望采用單相機(jī)，因 為三相 380V的電源線間短路觸電的危險(xiǎn)性較大，而且費(fèi)用較高。 直流電動(dòng)機(jī) ? 使用直流電源，能無(wú)級(jí)調(diào)速、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大和適宜于頻繁啟動(dòng)。交流變頻電動(dòng)機(jī)的容量和轉(zhuǎn)速需適應(yīng)變頻器最高頻率下的功率和轉(zhuǎn)速。如充分利用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣、汽缸冷卻水套等的廢熱，就可得到較高的 能源利用系數(shù) ，具有明顯的節(jié)能效果。 電動(dòng)壓縮式熱泵與燃?xì)鈮嚎s式熱泵技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 ? 說(shuō)明 ： ①采用 燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī) 比用 電動(dòng)機(jī)具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，當(dāng)熱泵額定功率較大時(shí)，還具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；② 柴油機(jī) 驅(qū)動(dòng)的熱泵，比其他燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的熱泵效率高、壽命長(zhǎng)、可靠性好；③天然氣和液化石油氣的價(jià)格比汽油便宜，比電價(jià)也便宜，故用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，節(jié)能又經(jīng)濟(jì)。 （ 圖 320） 改進(jìn)方案 ? 講解 ： （ 圖示 ） 熱 泵 HEAT PUMP 167。 ? 設(shè)置 ： 解決該問(wèn)題比較節(jié)能的方法是在系 統(tǒng)內(nèi)設(shè)置 蓄熱器 ，當(dāng)熱泵制熱量供過(guò)于求時(shí)，將多余的熱量?jī)?chǔ)存起來(lái)，反之，供不應(yīng)求時(shí)把熱量釋放出來(lái)使用。使熱泵裝置在高效下運(yùn)行，既提高熱泵裝置的利用率，又減少設(shè)備的能量消耗。 ③ 電動(dòng)熱泵中蓄熱還有調(diào)節(jié)電負(fù)荷的作用，可平衡電量的高峰及低峰負(fù)荷，實(shí)現(xiàn) 削峰平谷 。 熱 泵 HEAT PUMP 二、蓄熱材料 單相蓄熱材料 ? 利用材料的溫度變化 儲(chǔ)存顯熱 ，如水、巖石、土壤等。 ? 說(shuō)明 ： 水是一種良好的 單相蓄熱材料 。 ? 10點(diǎn)要求（ P85） 三、蓄熱器 ? 用于儲(chǔ)存低溫?zé)嵩茨芰康臒崛萜? ? 主要有 巖石蓄熱器 、 蓄熱水槽 等 四、熱泵蓄熱系統(tǒng) ? 說(shuō)明 ： 其中“ 蓄熱器 ”的“ 充熱 ”和“ 放熱 ”過(guò)程。 38 熱泵的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià) 一、額外投資回收年限法 ? 熱泵常用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方法是 額外投資回收年限法 ? 說(shuō)明 ： 公式（ 36~311） 二、能耗費(fèi)用 ? 又稱(chēng) 動(dòng)力費(fèi)用、加熱費(fèi)用 ，是指熱泵或其他鍋爐等加熱同一熱量時(shí)所需的燃料費(fèi)用。 44 空氣源熱泵機(jī)組的最佳平衡點(diǎn) ★ 167。 41 空氣源熱泵機(jī)組 ★ 167。 45 空氣源熱泵的低溫適應(yīng)性 ★ 熱 泵 HEAT PUMP 167。 多聯(lián)（一拖多） 系統(tǒng)分體式空調(diào)機(jī)是一種只用一臺(tái)室外機(jī)組帶動(dòng)多臺(tái)室內(nèi)機(jī)組的系統(tǒng)，其室內(nèi)機(jī)與一拖一的完全一樣，但室外機(jī)一般較一拖一的要大一些，其工作原理與一拖一的類(lèi)似。因此該機(jī)組在氣候適宜地區(qū)的中小型建筑中得到了廣泛地應(yīng)用。 熱 泵 HEAT PUMP 167。 但其功率通常情況下，都是隨著環(huán)境溫度的升 高而增大。 熱 泵 HEAT PUMP 167。 結(jié)霜對(duì)換熱器的影響 ? 少量結(jié)霜 會(huì)使換熱器表面變粗糙，可能在某一時(shí)間內(nèi)改善換熱器的性能，但影響較小 ? 大量結(jié)霜 將使換熱器的傳熱熱阻增大，同時(shí)，空氣通過(guò)換熱器的阻力也增大，導(dǎo)致通過(guò)蒸發(fā)器的風(fēng)量減少，二者的結(jié)果均使熱泵的性能降低。解決途徑： 一是延緩室外側(cè) 換熱器結(jié)霜，二是選擇良好的除霜方法 。 ? 對(duì)換熱器表面進(jìn)行特殊處理 ? 適當(dāng)增大室外換熱器通過(guò)空氣的流量，減少空氣的溫降，可減少結(jié)霜的危險(xiǎn)。 ? 電熱除霜（ 電熱管布置 ） ? 熱氣除霜（ 蓄能熱氣除霜新系統(tǒng) ：可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 制熱、制熱兼蓄熱、余熱蓄能、釋能除霜、快速恢復(fù)制熱 等多工況之間的轉(zhuǎn)化 ）。 44 空氣源熱泵機(jī)組的最佳平衡點(diǎn) 一 、熱泵制熱量與建筑物耗熱量計(jì)算式 建筑物耗熱量計(jì)算式 ? 講解 ： （ Qx計(jì)算式 ） 熱泵的制熱量計(jì)算式 ? 講解 ： （ Qc計(jì)算式 ） ? 說(shuō)明 ： 機(jī)組所提供的 實(shí)際供熱量曲線 與 建筑物熱負(fù)荷曲線 的 交點(diǎn) O稱(chēng)為空氣源熱泵的平衡點(diǎn) ，此時(shí)，機(jī)組所提供的熱量與建筑物所需熱負(fù)荷恰好相等，該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的室外溫度稱(chēng)為 平衡點(diǎn)溫度 。平衡點(diǎn)溫度低，要求配備的熱泵容量就大，甚至可不設(shè)輔助加熱器，但經(jīng)濟(jì)上不一定合理。 熱 泵 HEAT PUMP ? 定義式 ： HSPF=（整個(gè)供熱季節(jié)采暖房間的耗熱量） /（整個(gè)供熱季節(jié)消耗的總能量） ? 計(jì)算式 ： HSPF =（供熱季節(jié)熱泵供給的總熱量 +供熱季節(jié)輔助加熱量） /供熱季節(jié)熱泵消耗的總耗能量 +供熱季節(jié)輔助加熱的耗能量 +曲軸箱加熱總耗能量） (P116，公式 44) 熱 泵 HEAT PUMP ? 分析 ： HSPF與熱泵的容量有關(guān)，熱泵容量小，則輔助電加熱就增加，顯然 HSPF會(huì)減少；但是熱泵容量太大，不僅設(shè)備費(fèi)用增加，而且設(shè)備經(jīng)常在部分負(fù)荷時(shí)工作，效率較低，同樣會(huì)使 HSPF減少 。 ? 講解 ： 由 最大 HSPF（ P117，式 45），確定 最佳能量平衡點(diǎn)溫度（ Tb） 。 ? 講解 ： 由約束條件 E熱泵 =E鍋爐 （ 46），確定 最小能耗平衡點(diǎn)溫度 。 ? 講解 ： 影響 最佳經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)的因素有氣候特性、負(fù)荷特性、能源價(jià)格、主機(jī)設(shè)備價(jià)格等，其中 氣候特性和能源價(jià)格 是最主要因素 。 ? 講解 ： 單級(jí)和兩級(jí)輔助加熱的運(yùn)行方式， 圖 428 。 ? 講解 ： 多臺(tái)壓縮機(jī)可采用①臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)法（ P119，圖 430）；②階梯法（即每臺(tái)壓縮機(jī)按各自的上、下限調(diào)定值開(kāi)停，此法簡(jiǎn)單，但控制精度差 。 45 空氣源熱泵的低溫適應(yīng)性 一 、空氣源熱泵在寒冷地區(qū)存在的問(wèn)題 ? 當(dāng)需要的熱量比較大的時(shí)候，空氣源熱泵的制熱量不足。 二、改善熱泵低溫運(yùn)行特性的技術(shù)措施 ? 在低溫工況下，加大壓縮機(jī)的容量。 54 海水源熱泵空調(diào)系統(tǒng) ★ 167。 51 水源熱泵機(jī)組 ★ 167。 55 污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng) ★ 熱 泵 HEAT PUMP 167。它是指以水為熱源（或熱匯）的、可以進(jìn)行制冷 /制熱的一種整體式熱泵機(jī)組。 ? 有 水 /空氣 和 水 /水 兩種水源熱泵機(jī)