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1、第七章 热泵第一节 热泵的概念、工作原理及分类第二节 空气源热泵第三节 水源热泵第四节 土壤源热泵第五节 太阳能热泵第六节 热泵的应用返回第一节 热泵的概念、工作原理及分类一、热泵的概念热泵是一种利用高位能使热量从低位热源传向高位热源的装置.简单地说,热泵就是利用冷凝器放出的热量来供热的制冷系统.二、热泵的工作原理热泵的工作原理与制冷机相同,两者都是按热机的逆循环工作的.其区别在于工作温度范围不同,使用目的也不同.如图７-１所示,T０表示低温物体的温度,TA表示环境温度,Th表示高温物体的温度.图７-１(a)表示热泵,其从周围环境中吸取热量,并将其传递给需要
2、加热的高温物体,以实现供热的目的;图７-１(b)表示制冷机,其从需要冷却的低温物体吸取热量,并将其传递到周围环境中,以实现制冷的目的;图７-１(c)表示同时供热供冷联合循环机,其从需要冷却的低温物体吸取热量,以实现制冷的目的.同时,又把热量传递给需要加热的高温物体,以实现供热的目的.下一页返回第一节 热泵的概念、工作原理及分类三、热泵分类１.按低温热源种类分类(１)空气源热泵.(２)水源热泵.(３)土壤源热泵.(４)太阳能热泵.２.按热泵的驱动方式分类(１)压缩式热泵.(２)吸收式热泵.３.按低温端与高温端所使用的载热介质分类(１)空气—空气热泵.上一页下一
3、页返回第一节 热泵的概念、工作原理及分类(２)空气—水热泵.(３)水—水热泵.(４)水—空气热泵.(５)土壤—水热泵.(６)土壤—空气热泵.４.按用途分类(１)仅用于供热的热泵.(２)冬季供热、夏季制冷的热泵.(３)同时制冷与供热的热泵.(４)热回收热泵.上一页返回第二节 空气源热泵空气作为低温热源,取之不尽,用之不竭,而且空气源热泵的安装和使用也比较方便.图７-２所示为风冷热泵冷热水机组制冷、制热循环流程图.夏季制冷时,压缩机排出的高温高压制冷剂气体经四通阀进入空气侧换热器３(此时为冷凝器),向室外排出热量,冷凝后的制冷剂液体流经单向阀４a、储液器５、干燥
4、过滤器６、视镜７、电磁阀８,进入膨胀阀９进行节流降压,通过单向阀４d进入水侧换热器１０(此时为蒸发器),将冷冻水从１２℃冷却至７℃,制冷剂液体则吸热汽化为低温、低压的气体,再经四通阀进入气液分离器１１,在气液分离器中分离的气体被压缩机吸入后被压缩,重复上述循环.下一页返回第二节 空气源热泵冬季供热时,压缩机排出的高温高压制冷剂气体经四通阀进入水侧换热器１０(此时为冷凝器),将热水从４０℃加热至４５℃,冷凝后的制冷剂液体流经单向阀４b、储液器５、干燥过滤器６、视镜７、电磁阀８,进入膨胀阀９进行节流降压,通过单向阀４c进入空气侧换热器１０(此时为蒸发器),从室外
5、空气吸取热量,制冷剂液体则吸热汽化为低温低压的气体,再经四通阀进入气液分离器１１,在气液分离器中分离的气体被压缩机吸入后被压缩,重复上述循环.空气源热泵的主要缺点如下:(１)室外空气的状态参数随地区和季节的不同有很大变化,这对热泵的容量和制热系数影响很大.室外气温越低,热泵的制热系数就越低,势必造成热泵的供热量与建筑物耗热量之间的供需矛盾.上一页下一页返回第二节 空气源热泵解决空气源热泵的供热能力与建筑物耗热量之间矛盾的问题应从三方面入手:①经济合理地选择平衡点;②配备一个合理的辅助加热系统;③热泵的能量调节.(２)冬季室外气温很低时,室外换热器中工质的蒸发
6、温度也很低.当室外换热器表面温度低于０℃时,换热器表面就会结霜,致使空气源热泵的制热系数和可靠性都会降低.解决空气源热泵结霜问题的途径一般有两个:①设法防止室外换热器结霜;②选择良好的除霜方式.(３)空气的热容量小,为了获得足够的热量,则需要较大的空气量,因而风机的容量较大,致使空气源热泵的噪声较大.空气源热泵虽然有许多缺点,但从国外空气源热泵的运行经验来看,对于气候适中、度日值不超过３０００的地区,采用空气—空气热泵仍是经济的.另外,要注意只有根据气象、地理、设备使用条件等综合因素,合理确定各部件的容量和配比问题,才能使热泵高效运行.同时,可利用室内排气来
7、加热新鲜空气,以提高空气源热泵的品质.上一页返回第三节 水源热泵可作为热泵低温热源的水源有地表水(江河水、湖水、海水等)、地下水(深井水、泉水、地热水等)、生活废水和工业废温水(工业设备冷却水等).图７-３所示为水源热泵机组的工作原理图.水源热泵的主要优点如下:(１)水的热容量大,传热性能好,所以换热设备较紧凑.(２)水温较稳定,所以热泵的运行工况较稳定.水源热泵的主要缺点如下:(１)受水资源因素影响较大.(２)投资一般也较大.下一页返回第三节 水源热泵一、地表水一般来说,只要地表水冬季不结冰,均可作为低温热源.用江、河、湖、海水作为热泵的低温热源,可获得良
8、好的经济效果.地表水通常含有一定的泥沙和浮游生物等,
