暖通空调热泵技术课件图文-第3-4章

➢ 供热温度与可获取的热源温度间的温差要小。 ➢ 热源温度尽可能高。
在选择低温热源时，既要充分考虑上述原则，又要考虑下 列各项要求
➢ 热源任何时候在可能的最高供热温度下，都能满足供热的要求。 ➢ 用作热源时应该没有任何或者有极少的附加费用。
3.1 概述
➢ 输送热量的载热（冷）介质的动力能耗要尽可能的小，以减少输 送费用和提高系统的总制热性能系数。
3.2 空气
3.2 空气
多年运行实践表明，传统的空气源热泵机组在室外空气温 度大于-3℃的情况下，均能安全可靠地运行。因此，空气 源热泵冷热水机组的应用范围早已由长江流域北扩至黄河 流域，即已进入气候区划标准的Ⅱ区的部分地区内。
在这些地区以白天运行为主的建筑（如办公楼、商场、银 行等建筑）选用空气源热泵，其运行是可行而可靠的。另 外这些地区冬季气候干燥，最冷月室外相对湿度在45～65 ％左右，因此，选用空气源热泵其结霜现象又不太严重。
3.3 水
3.3.1 地下水
地下水作为热泵的低温热源早在20世纪30年代就已经开 始使用。以地下水为源（汇）的热泵系统称为地下水源热 泵系统。美国到1940年已安装了15台大型商业用热泵，其 中大部分是以井水为热源。通常，井水为潜水或承压水。
潜水是指埋藏于地表以下，饱和水带中第一个具有自由表 面的含水层的水。
3.3 水
➢ 城市污水是很好的热源，在整个采暖季内，温度比较稳定。 现代化城市的污水处理设施十分完善，每天排放大量的净化 后的污水。污水温度较高，北京地区以高碑店污水处理厂为 例，二级出水温度在冬季为13.5～16.5℃；夏季出水温度为22 ～25℃。黄河及长江流域，污水处理厂的二级出水温度为17 ～28℃；且在整个采暖期内水温波动不大。
多联机系统：也称一机多室或一拖多是一种只用一台室外机组带动多 台室内机组的系统，其室内机与一拖一的完全一样，但室外机一般较 一拖一的要大一些，其工作原理与一拖一的类似。
4.1 空气源热泵机组
空气/水热泵机组
空气/水热泵机组产品目前有空气源 热泵冷热水机组和空气源热泵热水 器。 空气源热泵冷热水机组作为空调冷 热源，其优势在于：
对单相蓄热材料的要求有：比热大、密度大、价格低廉， 有良好的热稳定性，对容器无腐蚀作用，无毒无爆炸燃烧 危险，容易得到。水是一种优良的单相蓄热材料，其容积 比热为4187kJ/m3·℃，能满足上述一系列的要求，是目 前常用的蓄热材料。
3.7 热泵系统中的蓄能
3.7 热泵系统中的蓄能
热泵系统中的蓄热器可以用于储存低温热源的能量。例如 ，太阳能热泵的系统中，由于太阳能是一个强度多变的低 位热源，一般都设太阳能蓄热器，将由集热器获得的低位 热量储存起来。常用的有蓄热水槽、岩石蓄热器等。
➢ 工业废水形式颇多，数量大、温度高，有的可直接利用，有 的可作为水源热泵的低位热源，如冶金和铸造工业的冷却水 ；又如从牛奶厂冷却器中排出的废水可以回收，用来加热清 洗牛奶器皿的热水；溜冰场制冷装置中吸取的热量经热泵提 高温度后可以用于游泳池水加热等。
3.4 土壤
3.4.1土壤热物性
3.4 土壤
（1）冬夏共用，设备利用率高； （2）省去了一套冷却水系统； （3）不需另设锅炉房； （4）机组可布置在室外，节省机房的建筑 面积； （5）安装使用方便； （6）不污染空气，有利于环保。
因此该机组在气候适宜地区的中小型建筑中得到了 广泛地应用。
4.1 空气源热泵机组
空气/水热泵机组
① 采用全封闭往复式压缩机的空气源热泵冷热水机组
➢ （2）集热器是太阳能供热、供冷中最重要的组成部分，其性能 与成本对整个系统的成败起着决定性作用。高、中温平板集热器 和聚光型集热器价格昂贵，是直接利用太阳能供热的极大障碍。 另外，由于集热器的集热面积与散热面积相等，所以集热器效率 随集热温度的增加而急剧降低。
3.5 太阳能
3.6 驱动能源和驱动装置
3.7 热泵系统中的蓄能
储存冷凝热量而作低温热源使用的热泵系统 别墅热泵空调水蓄能系统
3.8 热泵的经济性评价
3.8.1 额外投资回收年限法
➢ 采用热泵系统时，设额外投资将增加ΔK，而每年带来的节约燃料等 运行费用为ΔS，假设投资回收期不超过允许的投资回收期，即
3.8 热泵的经济性评价
现设供热系统（热泵和锅炉）每年需向热用户提供热量 Q1(kJ/年)。
当由锅炉供热时，每年的标准煤耗量B为
3.8 热泵的经济性评价
压缩式热泵系统的标准煤耗量Brb,y可按下式计算：
每年消耗的机械功为： 每年节约的标准煤量为：
3.8 热泵的经济性评价
3.8.2 能耗费用
所谓的能耗费用是指热泵或其 他锅炉等加热同一热量时所需 的燃料费用，又称动力费用或 加热费用。
第四章 空气源热泵空调系统
第四章 空气源热泵空调系统
4.1 空气源热泵机组 4.2 空气源热泵机组的运行特性 4.3 空气源热泵的结霜与融霜 4.4 空气源热泵机组的最佳平衡点 4.5 空气源热泵的低温适应性
4.1 空气源热泵机组
空气源热泵机组包括空气/空气热泵机组和空气/水热泵机组。 空气/空气热泵机组又称热泵型房间空调器，按其结构型式主要分为
3.3.2 地表水
地表水包括江水、河水、湖水 、水库水、海水等。一般来说 ，只要地表水冬季不结冰，均 可作为热泵的低温热源。以地 表水为源（汇）的热泵系统称 为地表水源热泵系统，是地源 热泵中最早使用的热泵系统形 式之一。由于地表水相对于室 外空气来说，可算是温度较高 的热源，它不存在结霜现象， 冬季水温也较稳定。因此，早 期的热泵中就开始使用河水、 湖水等做低温热源。
➢ （3）海洋生物。 ➢ （4）潮汐和波浪。 ➢ （5）泥沙淤积。
3.3 水
3.3.3 生活废水与工业废水
➢ 生活废水 是指洗衣房、浴池、旅馆等的废水，温度较高（冬季接 近日最高温度的平均值），是可利用的低位热源。但存在 问题是：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（换热器传热管设有自动清洗 刷以及经四通换向阀定期进行清洗）和防止水对设备的腐 蚀。
3.3 水
地表水的特点如下：
➢ （1）江河水流量变化大 ➢ （2）河流水温的变化 ➢ （3）河流含沙量大 ➢ （4）河流天然水质差异明显 ➢ （5）热泵长期不停地从河水或湖水中采热，对河流或
湖泊的生态有何影响？现难以作出结论
3.3 水
海洋是一个巨大的可再生能源库，非常适合做水源热泵的 低温热源与热汇。到目前为止，世界范围内利用海水作热 源与热汇的热泵供热、供冷已有一些实例正在运行。
窗式、挂壁式、吊顶式、柜式等。主要介绍常用的挂壁式和柜式空气 /空气热泵机组。
空气/水热泵机组产品目前有空气源热泵冷热水机组和空气源热泵热 水器。
4.1 空气源热泵机组
空气/空气热泵机组
4.1 空气源热泵机组
空气/空气热泵机组
4.1 空气源热泵机组
空气/空气热泵机组
一拖一系统：一台室外机对应一台室பைடு நூலகம்机。
➢ 热泵系统必须靠近水源，或设有一定的蓄水装置。 ➢ 资源仅占全球水资源的0.8%。
3.3 水
➢ 注意要通过水质分析，证实所选用的水/水换热设备及管路无腐蚀 、无堵塞与结垢问题。
➢ 选用水源热泵时，应充分认识到：水是人类及一切生物赖以生存 的不可缺少的重要物质，也是工农业生产、经济发展与环境改善 不可替代的极为宝贵的自然资源，同时，淡水资源的储量又是十 分有限的。全球的淡水资源仅占全球总水量的2.5%，真正能够被 人类直接利用的淡水资源仅占全球水资源的0.8%。
海水的特殊性主要有： ➢ （1）由于巨大海面时刻接受太阳辐射热，并受大洋环流
、海域周围具体气候条件的影响，故近海域海水水温会因 地、因时而异，同时海洋水温也会随着其深度的不同而异 。
3.3 水
➢ （2）海水含盐量高，海水主要含有氯化钠、氯化镁和少 量的硫酸钠、硫酸钙，因此海水具有较强的腐蚀性和较高 的硬度。
➢ （1）单相交流电动机 ➢ （2）三相交流异步电动机 ➢ （3）直流电动机 ➢ （4）变频电动机
3.6.3 燃料发动机驱动 3.6.4 蒸汽透平（蒸汽轮机）驱动
3.7 热泵系统中的蓄能
热泵系统中采用蓄热器的优点有：
➢ （1）蓄热器贮存低峰负荷时的热能，并提供给高峰负荷时使用。热 泵系统中蓄热能使热泵装置经常在高效下运行，既提高了热泵装置的 利用率，又可减少设备的能量消耗。
➢ 载热（冷）介质对热交换设备与管路无物理和化学作用（腐蚀、 污染、冻结等）。
➢ 热源温度的时间特性与供热的时间特性应尽量一致。 ➢ 应该便于把低位热源的介质与批量生产的系列化热泵产品连接起
来。
3.2 空气
空气作为热泵的低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都 有，可以无偿地获取，而且，空气源热泵装置的安装和使 用也都比较方便。
3.3 水
由于水的热容量大、流动和传热性能好、水温相对于气温而 言较稳定。因此，水是一个优良的引人注目的低温热源。
目前，在热泵系统中常选用地下水（浅井、深井、泉水、地 热尾水等）、地表水（河水、湖水、海水等）、生活废水和 工业废水作为低温热源。以水为源的热泵称为水源热泵。
但用水作热泵的低温热源应注意下述问题：
➢ （2）由于设备容量减小，故减小了设备费和基建投资。 ➢ （3）电动热泵中蓄热还有调节电负荷作用。如夜间蓄、白天释，能
平衡电量高峰及低峰负荷。 ➢ （4）热泵装置采用蓄热器可弥补低位热源（如太阳能等）的不可靠
性和间断性。
3.7 热泵系统中的蓄能
蓄热器一般由蓄热材料和容器组成。蓄热材料有两大类— 单相蓄热材料和相变蓄热材料。单相蓄热材料利用材料的 温度变化储存显热，属于这类材料的有水、岩石、土壤等 。相变蓄热材料利用材料的相变储存潜热，属于这类材料 的有冰、石蜡等。
3.6.1 热泵的驱动能源和能源利用系数