暖通空调热泵技术课件图文-第3-4章

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➢ (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)。
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。
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。
3.6.1 热泵的驱动能源和能源利用系数
3.6 驱动能源和驱动装置
3.6.2 电动机驱动
➢ 单相或三相交流电动机是热泵中用的最普遍的驱动装置,从最小的旋 转式压缩机到最大的离心式压缩机都采用电动机驱动。只要电动机选 配恰当,它就能平稳地、可靠地和高效率地运转。因此,在可预见的 一段时间内电能将继续是各类热泵的主要动力。
➢ 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
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。
➢ 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。
➢ 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%。
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:
但是空气作为热泵的低位热源也有缺点:
➢ (1)室外空气的状态参数随地区和季节的不同而变化,这对热泵的 供热能力和制热性能系数影响很大。
➢ (2)冬季室外温度很低时,室外换热器中工质的蒸发温度也很低。 当室外换热器表面温度低于周围空气的露点温度且低于0℃时,换热 器表面就
3.2 空气
结霜。霜的形成使得换热器传热效果恶化,且增加了空气流动阻力, 使得机组的供热能力降低,严重时机组会停止运行。结霜后热泵的制 热性能系数下降,机组的可靠性降低;室外换热器热阻增加;空气流 动阻力增加。 ➢ (3)空气的热容量小,如果为了获得足够的热量时,需要较大的空 气量。按经验,一般是每1kW的供热量需要0.24 m3/s空气,进风温度 与蒸发温度之差为5℃。同时由于风机风量的增大,使空气源热泵装 置的噪声也增大。
(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
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:
➢ (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。
➢ 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。
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。
承压水是指充满于上下两个稳定隔水层之间的含水层中的 重力水。
3.3 水
选用地下水作为热泵的低温热源时,应注意以下 几点:
➢ (1)我国地下水分布的不均匀性 ➢ (2)含水层的渗透性 ➢ (3)地下水的温度 ➢ (4)地下水的水质 ➢ (5)我国地下水超采现象严重,已引起一些地质灾害问

3.3 水
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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。
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
➢ (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。
3.4.2 土壤温度的状况分析及变化规律
3.4 土壤
3.5 太阳能
在太阳能利用系统中,最先具有实用性的系统是太阳能供热

3.5 太阳能
但是,在技术上和经济上都存在一定问题。
➢ (1)太阳能辐射热量有季节、昼夜规律的变化,同时还受阴晴 云雨等随机因素的强烈影响,故太阳能辐射热量具有很大不稳定 性。
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。
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内机。
➢ (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。
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。
3.3 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。
第三章 热泵的低位能源和驱动热源
第三章 热泵的低位能源和驱动热源
3.1 概述 3.2 空气 3.3 水 3.4 土壤 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 3.8 热泵的经济性评价
3.1 概述
热泵的工作特性及其经济性很大程度上取决于热 汇温度(供热温度)和热源温度。保证热泵经济 地运行条件应为:
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