热泵原理与应用技术的介绍

蒸汽压缩式热泵
压缩机
图(c) 双螺杆式压缩机结构示意 1-电动机驱动的主动螺杆；2-从动螺杆；3-壳体
图(d) 离心式压缩机结构示意
蒸汽压缩式热泵
常用压缩机特点
类型
往复活塞式
转动滚子式
螺杆式
离心式
压力范围和制热功率范围广
转速高、重量轻、体积小
优点 缺点
效率高
无排气阀、活塞等磨损部件，可靠，寿命长
× √
土壤 0～30 较小
√ √
工业废热 0～30 较小 × ×
太阳能 0～30 较大
√ ×
地热能 0～30
小 × √
二、蒸汽压缩式热热泵泵定义
热泵基 定础义
基本部件
性能指标 热泵分类
压缩机 低温热源
节流装置
蒸汽压缩式热泵
蒸汽压缩式热泵
也称为机械压缩式，利用动力机械驱动压缩机使工质循环流动并发生状态变化， 实现连续高效制热
热泵技术交流
浙江电科院 叶琪超
目录 Contents
第一部分 热泵基础 第二部分 蒸汽压缩式热泵 第三部分 德清项目中的应用
一、热泵基础
热泵定义 性能指标 热泵分类 低温热源
基础知识
热泵定义
一种制热装置：以消耗少量电能或燃料为代价，将低温热能转变为高温热能
高温用户
W
低温热源
基础知识
单级压比不大，压比较 高时需要多级
动间隙，泄漏降低效率
间隙密封、转子刚度限 制，出口压力较小
易喘振
蒸汽压缩式热泵
节流装置
作用：控制热泵工质流量与压缩机的输气量相匹配
1 调节性好。调节幅度大，温控精确度高，反映速度快
2 稳定性好。被控温度的波动小，机组不产生振荡
节流部件要求：
3 适应性好。对不同工质、蒸发器均有良好的适应性 4 保护性好。开停机、变工况时保证压缩机温度、压力及流量
图(a)：工质状态变化
图(b)：能量关系
蒸汽压缩式热泵
压缩机
基本部件
冷凝器 蒸发器 节流部件
密封类型 工作原理
工质
气体式
气体式
毛细管
开启式
容积型
氟利昂
液体式
液体式 热力膨胀阀
封闭式
速度型
氨
电子膨胀阀
半封闭式
碳氢化合物
压缩机是决定系统能力的关键：运行特性、性能系数、寿命、噪声、振动、维护
蒸汽压缩式热泵
技术成熟
没有往复惯性力，振动小
不需螺杆式油分离器，离心 式的增速齿轮箱 转速受限
振动较大
输气不连续，压力波动
余隙容积小，效率高
小排气量时不发生喘振
多级可实现一机多种蒸 发温度
曲面加工、检测复杂
气流流道不能窄，否则 影响流动效率
运动件和固定件存在运
工质周期性高速通过吸、 排气孔口，缝隙泄漏等
导致噪声大
性能指标
制热系数COP：消耗单位能量获得的有用能量
高温用户
W
低温热源
基础知识
热泵分类
分类依据
工作原理
热源种类 驱动能源 制热温度 载热介质 耦合方式
机械压缩式 吸收式
化学热泵
水源
电动热泵
常温热泵 T<40℃
地源
燃气/燃油热泵
中温热泵 40℃~100℃
空气源
蒸汽或热水热泵
高温热泵 T>100℃
空气-空气 空气-水 水-水
• 缺点：四季水温变化大； 从水源到热泵有一定距 离，地表水较脏
• 优点：随处可得
• 缺点：强度随时间，季 节变化大，宜作辅助热 源
低温热源种类 热源温度/℃ 受气候影响 是否随处可得 是否随时可得
环境空气 -15～35
大 √ √
地下水 6～15
小 × √
地表水 0～30 较大
× ×
海水 0～30 较小
直接耦合 间接式
水-空气
基础知识
低温热源
热泵离不开容量大且温度适宜的低温热源
空气
地下水/土壤
地表水
太阳能
• 优点：随时随处可获得 • 缺点：秋末冬季、初春
温度偏低
• 优点：四季温度恒定， 适合作热泵热源
• 缺点：钻井维护成本高， 对环境有一定负面影响， 选址有一定要求
• 优点：省去钻井和维护 成本，河湖容量充裕
5 可回收高压液体所含能量
6 价格低
蒸汽压缩式热泵
常用节流装置
图(a)内平衡式热力膨胀阀
图(b)电磁式电子膨胀阀的结构示意
1- 柱 塞 ;2- 线 圈 ;3- 阀 座 ； 4- 入 口 ； 5-阀杆;6-针阀;7-弹簧;8-出口
三、热泵应用
机组内部循环 水系统循环
应用——以德清项目为例
应用——以德清项目为例
水系统循环
循环目的：将低温用户侧的热量转移至冷却塔
Hale Waihona Puke Baidu谢！
知识回顾 Knowledge Review
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
机组内部循环
冷冻水出(7℃) 冷冻水进(12℃)
蒸发器
蒸发吸热 一级 压缩
二级 压缩
经济器
冷凝器 膨胀阀
冷却水进(32℃) 冷冻水出(37℃)
WcQuay WCT离心机组
主要部件： 压缩机——双级离心式压缩机 膨胀阀——电子膨胀阀 冷凝器——壳管换热器
经济器——闪蒸容器； 蒸发器——满液式管壳换热器；
压缩机
作用：对气体做功，增压 要求：适应性好，稳定性高，安全性强，寿命期长，工作效率高
图(a) 往复活塞式压缩机
1-气缸体；2-曲轴；3-曲轴箱；4-连杆；5-活塞； 6-排气管；7-排气腔；8-排气阀；9-吸气阀； 10-吸气腔；11-吸气管
图(b) 滚动转子式压缩机
A-吸入室；B-压出室；C-排气阀； T-隔片；R-偏心活塞