热源塔热泵简介
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热源塔热泵简介
一种新型的可再生能源利用设备
湖南大学 成剑林
什么是热源塔热泵？ 热源塔热泵为什么能在冬季供热？ 热源塔热泵的优点有哪些？ 实际案例
什么是热源塔热泵？
热源塔热泵是一种冬季吸收室外空气中的热量来为 系统提供热量、夏季将系统的热量排出到室外的组 合配套设备装置。
其中最主要的组成部分为：热源塔、小温差水源热 泵、除霜机。
Q=KFΔT
Q—传导的热量 K—导热系数 F—传热面积 ΔT—两侧的温度差
热传导
K值：导热系数 铜：400 铝：327 铁：80 水：0.54 聚苯板：0.04 空气：0.024
W/(m。K)
想要保温 --尽可能地选择K值小的材料
作为保温材料 想要传递热量 --尽可能选择K值大的材料作
为换热器
热对流传递中，热量传递的数量同热对流系数、 有效接触面积和温度差成正比关系；
热对流系数越高、有效接触面积越大、温度差 越高，所能带走的热量也就越多。
热对流
热对流系数 越高、有效接 触面积越大、 温度差越高， 所能传递的热 量也就越多。
显热和潜热
物体在加热或冷却过程中物体，温度升高或降低而 不改变其原有温度、原有相态，所需吸收或放出的 热量，称为称为称为称为显热。它能使人们有明显 的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。
热泵按照热量来源分为水源热泵、地源热泵、空气 源热泵等。
热泵的工作机理
32℃ 39℃
节 流 阀
37℃
高温高压液 体
3℃
49℃
高温高压气 体
冷凝器 蒸发器
压
缩
低温低压气体
机
10℃
12℃
7℃
低温低压液体
热源塔的结构特性
热源塔由塔体、风机、加肋换热盘管、喷淋水箱、 喷淋循环泵、除霜机构成。
塔体与一般冷却塔不同，为四面进风型，增大进风 量。
风机比一般冷却塔大，为变频风机，分冬夏两季不 同工况使用。
换热盘管面积大、肋片间隔大，可有效防止冬季结 霜。
喷淋系统可喷淋防冻液，有效防止冬季结霜。
热源塔的换热机理
热源塔热泵技术是一项通过利用室外空气中的热量， 实现采暖、制冷、提供卫生热水的新技术。冬季它 利用冰点低于零摄氏度的载体介质，高效提取空气 中水蒸气凝结为水的过程中所放出的能量，达到制 热目的;夏季由于热源塔的特殊设计，起到了高效冷 却塔的作用，达到制冷的目的。冬季热源塔热泵平 均能效比达到3.5以上，夏季平均能效比达到4.5以 上。
Hale Waihona Puke Baidu传导
F值：换热面积 m2 --要想将换热量提高，应
该尽可能地增大换热面积。
热传导
温差 K 温差越大则换热效果越好 当温差过小时，换热效果则不明显。
热对流
流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固 体表面将热带走的热传递方式。
液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流 动使温度趋于均匀的过程。
发生热传递的唯一条件是存在温度差，与物体的状 态，物体间是否接触都无关。热传递的结果是温差 消失，即发生热传递的物体间或物体的不同部分达 到相同的温度。
热量的传递方式有三种：热传导、热对流、热辐射。
热传导
是固体中热传递的主要方式，在不流动的液体或气 体层中层层传递，在流动情况下往往与对流同时发 生
Q=Gc（t1-t2） Q—传递的热量 G—流体的流量 C—流体的比热 t1、t2—流体的换热前后温度
水的比热：4.20kj/kg℃ 空气的比热：1kj/kg℃
热泵的工作机理
在消耗一定的能量下，能将热量从低温物体转移到 高温物体。
热泵由蒸发器、压缩机、膨胀阀、冷凝器组成，工 质依次在四个部件中循环流动，不断改变状态，完 成吸热与放热。
热源塔的优点
换热效率高： 换热面积可达到2000m2以上； 循环风量可达23万m3/h; 传热温差为3℃时可提供1000KW的热量。
整机夏天EER达到5-6之间，冬天0℃时的COP值达 到3.5左右
热源塔的优点
冬季不结霜： 三种防霜形式可选择： ① 冷凝水分离装置，间歇喷淋高分子环保溶液降低
物质发生相变（物态变化），在温度不发生变化时 吸收或放出的热量叫作“潜热”。物质由低能状态转 变为高能状态时吸收潜热，反之则放出潜热。
显热和潜热
水从0℃加热到100℃需要420kJ/kg 水在一个大气压（0.1MPa） 100℃时的汽化潜热
为2257.2kJ/kg
换热量与流量的关系：
对流是液体和气体中热传递的特有方式，气体的对 流现象比液体明显。对流可分自然对流和强迫对流 两种。自然对流往往自然发生，是由于温度不均匀 而引起的。强迫对流是由于外界的影响对流体搅拌 而形成的。
加大液体或气体的流动速度，能加快对流传热。
热对流
热对流的公式为“Q=H× A× ΔT”。 Q--热量，也就是热对流所带走的热量； H--热对流系数值； A--热对流的有效接触面积； ΔT--固体表面与区域流体之间的温度差。
热源塔的换热机理
热源塔吸收输出的低温位热源温度与环境空气温度 的传热温差必须小于Δt=3℃，进入低热源热泵热 源温度与蒸发器的蒸发温度传热温差也必须小于 Δt=3℃，热源塔热泵蒸发器的蒸发温度与环境空 气温度的传热温差小于或等于Δt=6℃时，热泵才 能获得较高的供热性能系数。
热源塔的优点
换热效率高。 冬季不结霜。 运行成本低。 管理方便。 适用性强。
热源塔热泵为什么能在冬季供热？
热量的传递原理 热泵的工作机理 热源塔的结构特性 热源塔的换热机理 热源塔热泵的工作原理
热量的传递原理
热量只能从高温物体传递到低温物体或者从物体的 高温部分传递到低温部分。
热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物 体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就 会有热传递现象发生，并且将一直继续到温度相同 的时候为止。
换热器表面冰点，同时分离溶液中水分； ② 蓄热能融霜装置，气候温和期向蓄热池蓄热，负
温度期间歇喷淋防止蒸发器结霜； ③ 地源融霜装置，采用供热量10%的地源，负温度
期间歇喷淋防止蒸发器结霜。
防冻液是什么？
防冻液又称阻冻剂，是一类加入到其他液体(一般为水)中 以降低其冰点、提高抗冻能力的物质。
一种新型的可再生能源利用设备
湖南大学 成剑林
什么是热源塔热泵？ 热源塔热泵为什么能在冬季供热？ 热源塔热泵的优点有哪些？ 实际案例
什么是热源塔热泵？
热源塔热泵是一种冬季吸收室外空气中的热量来为 系统提供热量、夏季将系统的热量排出到室外的组 合配套设备装置。
其中最主要的组成部分为：热源塔、小温差水源热 泵、除霜机。
Q=KFΔT
Q—传导的热量 K—导热系数 F—传热面积 ΔT—两侧的温度差
热传导
K值：导热系数 铜：400 铝：327 铁：80 水：0.54 聚苯板：0.04 空气：0.024
W/(m。K)
想要保温 --尽可能地选择K值小的材料
作为保温材料 想要传递热量 --尽可能选择K值大的材料作
为换热器
热对流传递中，热量传递的数量同热对流系数、 有效接触面积和温度差成正比关系；
热对流系数越高、有效接触面积越大、温度差 越高，所能带走的热量也就越多。
热对流
热对流系数 越高、有效接 触面积越大、 温度差越高， 所能传递的热 量也就越多。
显热和潜热
物体在加热或冷却过程中物体，温度升高或降低而 不改变其原有温度、原有相态，所需吸收或放出的 热量，称为称为称为称为显热。它能使人们有明显 的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。
热泵按照热量来源分为水源热泵、地源热泵、空气 源热泵等。
热泵的工作机理
32℃ 39℃
节 流 阀
37℃
高温高压液 体
3℃
49℃
高温高压气 体
冷凝器 蒸发器
压
缩
低温低压气体
机
10℃
12℃
7℃
低温低压液体
热源塔的结构特性
热源塔由塔体、风机、加肋换热盘管、喷淋水箱、 喷淋循环泵、除霜机构成。
塔体与一般冷却塔不同，为四面进风型，增大进风 量。
风机比一般冷却塔大，为变频风机，分冬夏两季不 同工况使用。
换热盘管面积大、肋片间隔大，可有效防止冬季结 霜。
喷淋系统可喷淋防冻液，有效防止冬季结霜。
热源塔的换热机理
热源塔热泵技术是一项通过利用室外空气中的热量， 实现采暖、制冷、提供卫生热水的新技术。冬季它 利用冰点低于零摄氏度的载体介质，高效提取空气 中水蒸气凝结为水的过程中所放出的能量，达到制 热目的;夏季由于热源塔的特殊设计，起到了高效冷 却塔的作用，达到制冷的目的。冬季热源塔热泵平 均能效比达到3.5以上，夏季平均能效比达到4.5以 上。
Hale Waihona Puke Baidu传导
F值：换热面积 m2 --要想将换热量提高，应
该尽可能地增大换热面积。
热传导
温差 K 温差越大则换热效果越好 当温差过小时，换热效果则不明显。
热对流
流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固 体表面将热带走的热传递方式。
液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流 动使温度趋于均匀的过程。
发生热传递的唯一条件是存在温度差，与物体的状 态，物体间是否接触都无关。热传递的结果是温差 消失，即发生热传递的物体间或物体的不同部分达 到相同的温度。
热量的传递方式有三种：热传导、热对流、热辐射。
热传导
是固体中热传递的主要方式，在不流动的液体或气 体层中层层传递，在流动情况下往往与对流同时发 生
Q=Gc（t1-t2） Q—传递的热量 G—流体的流量 C—流体的比热 t1、t2—流体的换热前后温度
水的比热：4.20kj/kg℃ 空气的比热：1kj/kg℃
热泵的工作机理
在消耗一定的能量下，能将热量从低温物体转移到 高温物体。
热泵由蒸发器、压缩机、膨胀阀、冷凝器组成，工 质依次在四个部件中循环流动，不断改变状态，完 成吸热与放热。
热源塔的优点
换热效率高： 换热面积可达到2000m2以上； 循环风量可达23万m3/h; 传热温差为3℃时可提供1000KW的热量。
整机夏天EER达到5-6之间，冬天0℃时的COP值达 到3.5左右
热源塔的优点
冬季不结霜： 三种防霜形式可选择： ① 冷凝水分离装置，间歇喷淋高分子环保溶液降低
物质发生相变（物态变化），在温度不发生变化时 吸收或放出的热量叫作“潜热”。物质由低能状态转 变为高能状态时吸收潜热，反之则放出潜热。
显热和潜热
水从0℃加热到100℃需要420kJ/kg 水在一个大气压（0.1MPa） 100℃时的汽化潜热
为2257.2kJ/kg
换热量与流量的关系：
对流是液体和气体中热传递的特有方式，气体的对 流现象比液体明显。对流可分自然对流和强迫对流 两种。自然对流往往自然发生，是由于温度不均匀 而引起的。强迫对流是由于外界的影响对流体搅拌 而形成的。
加大液体或气体的流动速度，能加快对流传热。
热对流
热对流的公式为“Q=H× A× ΔT”。 Q--热量，也就是热对流所带走的热量； H--热对流系数值； A--热对流的有效接触面积； ΔT--固体表面与区域流体之间的温度差。
热源塔的换热机理
热源塔吸收输出的低温位热源温度与环境空气温度 的传热温差必须小于Δt=3℃，进入低热源热泵热 源温度与蒸发器的蒸发温度传热温差也必须小于 Δt=3℃，热源塔热泵蒸发器的蒸发温度与环境空 气温度的传热温差小于或等于Δt=6℃时，热泵才 能获得较高的供热性能系数。
热源塔的优点
换热效率高。 冬季不结霜。 运行成本低。 管理方便。 适用性强。
热源塔热泵为什么能在冬季供热？
热量的传递原理 热泵的工作机理 热源塔的结构特性 热源塔的换热机理 热源塔热泵的工作原理
热量的传递原理
热量只能从高温物体传递到低温物体或者从物体的 高温部分传递到低温部分。
热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物 体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就 会有热传递现象发生，并且将一直继续到温度相同 的时候为止。
换热器表面冰点，同时分离溶液中水分； ② 蓄热能融霜装置，气候温和期向蓄热池蓄热，负
温度期间歇喷淋防止蒸发器结霜； ③ 地源融霜装置，采用供热量10%的地源，负温度
期间歇喷淋防止蒸发器结霜。
防冻液是什么？
防冻液又称阻冻剂，是一类加入到其他液体(一般为水)中 以降低其冰点、提高抗冻能力的物质。