热泵技术与应用 教学课件 作者 张昌 第1章 概论.ppt

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1、第1章概论1.1热泵的节能与环境效益1.2热泵循环的热力学原理1.3热泵的低位热源1.4热泵的驱动能源和驱动装置1.5热泵的分类1.6热泵发展的历史与现状1.1热泵的节能与环境效益1.1.1热泵定义1.1.2热泵的节能效益1.1.3热泵的环境效益返回首页1.1.1热泵定义热泵：一种以消耗部分能量作为补偿条件使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置。与制冷机比较：相同：热力学原理不同：使用的目的；工作温度范围。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

2、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。返回本节例如：若向室内供热10kw，采用两种用供热方案（1）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（2）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εh=T2/（T2-T1）=7.07W=Q/εh=1.4141.1.3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

3、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。1.2热泵循环的热力学原理1.2.1逆卡诺(Carnot)循环1.2.2洛伦兹(Lorenz)循环1.2.3热泵的热力经济性指标返回首页理想的热泵循环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。1.2.1逆卡诺(Carnot)循环特点: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:1.2.2洛伦兹(Lorenz

4、)循环特点: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: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(CoefficientofPerformance)季节性能系数HSPF(HeatingSeasonalPerformanceFactor)热泵的火用效率1．热泵的性能系数制热系数COPh：蒸气压缩式吸收式2．季节制热性能系数3．热泵的火用效率1.3热泵的低位热源1.3.1空气1.3.2水1.3.3土壤1.3.4太阳能返回首页

5、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，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

6、正常运行时的50％以下。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。３．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。热泵除霜过程中,不仅不供热,还会产生除霜损失。返回本节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

7、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。缺点：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。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，换热盘管中的媒介水在水泵的驱动下循环经过蒸发器。2.地下水地下水位于较深的地层中，因隔热和蓄热

8、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。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。返回本节4.工业废水工业废水形式颇多，数量大、温度高，有的