第六章热泵利用技术
热泵及其应用技术
（2）高位能输配系统是热泵系统中的重要组成部分，原则上可用各
种发动机作为热泵的驱动装置。如：用燃料发动机（柴油机、汽油 机、或燃气机等）作热泵的驱动装置，这就需要燃料储存与输配系 统。用电动机作热泵的驱动装置最常见，这就需要电力输配系统。 以电为热泵驱动能源时，在发电中，相当一部分一次能在电站以废 热形式损失。因此，从能量观点看，使用燃料发动机来驱动热泵更 好，燃料发动机损失的热量大部分可输入供热系统，可大大提高一
太阳能集热器与循环泵；
蓄热装置等 图2 热泵系统框图
（1）低位能采集系统一般有直接系统和间接系统两种。直接系统是 空气、水等直接输给热泵机组的系统。间接系统是借助于水或防冻
剂的水溶液通过换热器将岩土体、地下水、地表水中的热量传输出
来，并输送给热泵机组的系统。通常有地埋管换热系统、地下水换 热系统和地表水换热系统等。
由于室外空气温度随着不同地区、不同季节变化很大，因此对于不同地区使用空 气源热泵时，应注意选取ɛh.s 。最大是热泵相应的最佳平衡点，并以此来选择热
泵容量和辅助加热容量。
2）热泵能源利用系数E
热泵的驱动能源有电能、柴油、汽油、燃气等，其价值不同。 电能通常是由其他初级能源转变而来的，在转变过程中必然
有损失。因此，对于有同样制热性能系数的热泵，若采用的
驱动能源不同，则其节能意义与经济性均不相同。为此，提 出用能源利用系数E来评价热泵的节能效果。能源利用系数 定义为
热泵的供热量 E 热泵消耗的初级能源
以电能驱动的热泵，若热泵制热性能系数为ɛh,发电效率为 ɳ1，输配电效率为ɳ2，则这种热泵的能源利用系数E=ɳ1 * ɳ2* ɛh 。
中型燃煤 锅炉房 中小型燃 气/燃油锅 炉房
传统空调 热源
热泵技术介绍范文
热泵技术介绍范文热泵技术是一种高效的能源利用方式，能够将自然界中较低温度的能源转化为高温热能，被广泛应用于供暖、制冷及热水供应等领域。
本文将详细介绍热泵技术的原理、应用及优势。
热泵技术的原理是基于热力学第一定律，即热量的传递是有方向的，从高温区向低温区传递。
热泵系统由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀等组成。
通过压缩机的运转，使制冷剂在蒸发器中吸收外界低温环境的热量，然后经过压缩、冷凝的过程，将热量释放到高温区域。
通过这个过程，热泵能够将外界低温能源转化为高温热能。
热泵技术在供暖领域的应用十分广泛。
传统的供暖方式，如燃煤锅炉和电热器，能源利用效率较低且污染环境。
而热泵系统利用环境空气、地热或废热等低温能源供热，能够实现能源的再利用，大幅度提高供暖效率。
热泵供暖系统不受燃料的限制，使用环保、可再生的能源，大大减少了温室气体的排放，具有环保优势。
热泵技术在制冷领域同样有着广泛的应用。
传统的制冷设备，如冰箱和空调，通过电能将热量从低温区域移除，使室内保持低温。
而热泵制冷系统可以将外界的低温能源转化为冷量，从而实现制冷效果。
与传统设备相比，热泵制冷系统具有更高的能源利用效率和更低的能耗。
此外，热泵技术还可以应用于热水供应领域。
传统的热水锅炉需要燃料来加热水，而热泵系统则可以利用周围的低温能源，将其转化为高温热能，提供给热水设备。
热泵系统在热水供应领域具有高效、环保、节能的优势。
总之，热泵技术通过利用高效的能量转换原理，将外界低温能源转化为高温热能，广泛应用于供暖、制冷及热水供应等领域。
热泵技术具有高能效、环保、节能的优势，是一种可持续利用能源的重要方式。
随着人们对能源效率和环境保护要求的提高，热泵技术的应用前景将更加广阔。
热泵技术的工作原理及应用
热泵技术的工作原理及应用1. 热泵技术的概述热泵技术是一种能够将低品位热能转化为高品位热能的技术。
它通过利用热力学循环原理，将低品位热能从环境中提取出来，然后经过热泵系统的加工，提高温度，最终得到高品位热能。
热泵技术被广泛应用于供暖、空调和热水供应等领域，具有高效、环保、节能的特点。
2. 热泵技术的工作原理热泵技术的工作原理可以分为四个基本过程：蒸发、压缩、冷凝和膨胀。
2.1 蒸发过程热泵系统中的制冷剂在低压下进入蒸发器，在与环境中的低温热源接触的过程中，吸收环境中的热量，从而引起制冷剂的蒸发。
2.2 压缩过程经过蒸发过程后，制冷剂成为低温低压的蒸汽，被压缩机吸入，并通过压缩提高了温度和压力，使制冷剂的温度达到高于环境的热源。
2.3 冷凝过程高温高压的制冷剂通过冷凝器，与环境中的高温热源接触，放出热量，从而引起制冷剂的冷凝，变成高温高压的液体。
2.4 膨胀过程高温高压的制冷剂通过节流阀，使其温度和压力降低，从而形成低温低压的制冷剂，重新进入蒸发器，循环进行。
3. 热泵技术的应用领域热泵技术具有广泛的应用领域，包括以下几个方面：3.1 供暖热泵技术可以通过提取环境中的低温热能，将其转化为高温热能，用于供暖。
它可以使用地热能、空气能等作为低温热源，通过热泵系统提供热能，并达到供暖的目的。
相比传统的燃煤、燃气供暖，热泵技术具有高效、环保、节能的特点。
3.2 空调热泵技术也可以应用于空调领域。
利用热泵系统，可以从室外空气或地下水中提取低品位热能，然后将其转化为高品位热能，用于室内空气的加热或制冷。
热泵空调具有节能的优势，并且对环境的影响较小。
3.3 热水供应热泵技术还可以应用于热水供应领域。
利用热泵系统，可以通过提取环境中的热能，将其转化为热水供应。
相比传统的热水供应方式，热泵技术更加节能，可以有效降低热水供应的能耗。
3.4 工业应用热泵技术在工业领域也有广泛的应用。
例如，热泵技术可用于提供高温蒸汽，用于工艺过程中的加热、干燥等操作。
热泵总结PPT
热泵总结PPT1. 热泵的定义和原理热泵是一种能够利用外部能源将热量从低温区域转移到高温区域的设备。
其工作原理类似于制冷剂循环，通过蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等组件实现热量的传递和转换。
热泵工作的基本原理如下： - 蒸发器：液体制冷剂通过蒸发器中的低压低温环境吸收外界热量，并变成气体状态。
- 压缩机：将低温低压的气体制冷剂通过压缩机压缩，使其温度和压力上升。
- 冷凝器：高温高压的气体制冷剂通过冷凝器与外界热源接触，释放热量并冷凝成为液体。
- 膨胀阀：液体制冷剂通过膨胀阀进行节流，压力降低，温度下降。
2. 热泵的应用领域热泵被广泛应用于以下领域：2.1. 暖通空调系统热泵可以通过反转制冷循环来实现冷暖调节，可以提供舒适的室内温度，并具有能耗低、环保等优势。
2.2. 热水供应系统热泵可以通过吸热器从环境中吸收热量，加热供暖系统或生活用水，并可实现节能和环保。
2.3. 工业制冷系统热泵可以用于工业冷却、冷链物流、食品加工等领域，提供稳定的制冷效果，并提高能源利用效率。
2.4. 地源热泵系统通过利用地下稳定温度的特点，地源热泵系统可以实现供暖和制冷，并具有节能、环保的特点。
2.5. 太阳能热泵系统太阳能热泵系统将太阳能与热泵技术相结合，利用太阳能进行加热，从而提高热泵的效能。
3. 热泵的优势和不足3.1. 优势•能耗低：热泵的热能来源于自然资源，使其在能源利用效率方面具有优势。
•环保：热泵系统没有直接使用燃烧燃料，减少了对环境的污染。
•安全可靠：热泵系统工作过程中无明火，不会产生燃烧产物和烟尘。
3.2. 不足•制冷剂泄漏：热泵系统中使用的制冷剂对臭氧层有破坏性，制冷剂泄漏对环境造成负面影响。
•制冷效果受环境温度和湿度影响：热泵的制冷效果受外界环境条件的影响，温度和湿度的变化可能会降低制冷效果。
•投资较高：与传统的空调系统相比，热泵系统的建设和维护成本较高。
4. 热泵的发展前景热泵作为一种清洁能源技术，具有广阔的发展前景。
热泵技术与应用 (6)
在钻井内部，包括回填材料，管壁和管内循环 介质，与钻井外的传热过程相比较，由于其几 何尺度和热容量要小得多，而且温度变化较为 缓慢，因此在运行数小时后，通常可以按稳态
6.3.2 土壤热交换器的设计步骤
6.1.2 土壤源热泵系统的形式与结构
依据制冷剂管路与土壤换热方式的不同： 间接式土壤源热泵系统
直接膨胀式土壤源热泵系统
间接式土壤源热泵系统，根据热交换器布置形式 :
水平埋管土壤源热泵系统
垂直埋管土壤源热泵系统
垂直土壤热交换器具有占地少、工作性能稳 定等优点，已成为工程应用中的主导形式。
当室外气温处于极端状态时，用户对冷量或热
量的需求一般也处于高峰期，由于土壤温度相对 地面空气温度的延迟和衰减效应，从而在耗电量 相同的条件下，可以保持夏季的供冷量或冬季的 供热量。
土壤热交换器无需除霜，没有融霜除霜的能耗
损失。
土壤源热泵的主要技术优势:
地下热交换器在地下静态的吸、放热，减小了
6.2.2 土壤热交换器传热过程分析
一般来说，土壤热交换器与周围土壤中的传 热过程实际上是一个通过多层介质的传热过程， 具体由6个换热过程组成，从管内流体到周围土 壤依次为：地埋管内对流换热过程、地埋管管壁 的导热过程、地埋管外壁面与回填物之间的传热 过程、回填物内部的导热过程、回填物与孔壁的 传热过程、土壤的导热过程。这些传热过程是一 个受到地下水渗流特性、土壤热物性、埋管几何 结构及地埋管换热负荷变化等诸多因素影响的复 杂过程。
6.2.3 土壤热交换器传热计算方法
1.土壤热交换器传热解析法分析 在以半经验公式为主的这一类方法中，以国际地 源热泵协会(IGSHPA)和美国供热制冷与空调工程 师协会(ASHRAE)曾共同推荐的IGSHPA模型方法的 影响最大，我国2005年制定的《地源热泵系统工 程技术规范》中土壤热交换器的计算方法基本参 考了此种方法。
热泵技术在建筑节能中的应用
热泵技术在建筑节能中的应用在当今全球能源紧张和环境保护需求日益迫切的背景下，建筑节能成为了重要的研究和实践领域。
而热泵技术，作为一种高效、环保的能源利用方式，在建筑节能中发挥着越来越重要的作用。
一、热泵技术的基本原理热泵技术并非一项全新的技术，但其在建筑节能领域的应用却在近年来得到了快速的发展。
简单来说，热泵是一种能够从低温热源吸收热量，并将其传递到高温热源的装置。
它的工作原理类似于空调，但在功能上又有所不同。
热泵主要通过消耗一定的电能或机械能，利用制冷剂的物理性质，在蒸发器中吸收低温环境中的热量，使其蒸发为气态；然后通过压缩机将气态制冷剂压缩升温，使其在冷凝器中释放出高温热量，从而实现对热量的转移和利用。
二、热泵技术在建筑中的应用形式1、空气源热泵空气源热泵是目前在建筑中应用较为广泛的一种形式。
它直接从空气中吸收热量，无论是在寒冷的冬季还是炎热的夏季，都能为建筑物提供有效的冷暖调节。
在冬季，它从寒冷的空气中提取热量，为室内供暖；在夏季，它则将室内的热量排向室外，实现制冷。
由于其安装相对简单，不需要复杂的地下管道工程，因此在很多住宅和小型商业建筑中得到了应用。
2、地源热泵地源热泵则是利用地下土壤、地下水等相对稳定的温度环境作为热源或热汇。
在冬季，从地下吸收热量为建筑物供暖；在夏季，将建筑物中的热量排放到地下储存。
地源热泵系统需要进行地下管道的铺设，前期投资较大，但由于其利用的是地下稳定的热能，运行效率较高，长期来看具有较好的节能效果和经济效益。
3、水源热泵水源热泵利用的是地表水（如河流、湖泊）或地下水作为热源或热汇。
如果当地有丰富的水资源且水质符合要求，水源热泵可以是一个不错的选择。
但需要注意的是，其应用可能会受到水资源条件和环保要求的限制。
三、热泵技术在建筑节能中的优势1、高效节能热泵技术的能效比（COP）通常较高，这意味着它能够以较少的电能输入获取较多的热能输出。
相比传统的电加热或燃油锅炉供暖方式，热泵可以节省大量的能源消耗，从而降低建筑的运行成本。
热泵技术原理
热泵技术原理
热泵技术是一种利用热力学原理将低温热量转移到高温环境的能源转换技术。
其原理基于热力学中的热力对称性原理，即热量倾向于自高温物体流向低温物体，热泵技术则通过外界能源的输入将热量从低温环境转移到高温环境，以实现对低温能源的利用。
热泵系统一般由压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等组成。
它们的工作过程如下：
1. 压缩机：热泵系统中的压缩机起到提高低温冷媒压力和温度的作用。
压缩机将低温低压的蒸发器出口冷媒进行压缩，使其温度和压力升高。
2. 蒸发器：蒸发器是热泵系统中的热源，其作用是吸收低温环境中的热量，使冷媒蒸发成气态。
在蒸发器中，低温低压的冷媒从膨胀阀流入，吸收热量后蒸发为低温低压的蒸汽。
3. 冷凝器：冷凝器是热泵系统中的放热器，其作用是将蒸发器中蒸发的冷媒的热量释放到高温环境中。
高温高压的冷媒进入冷凝器，在与高温环境接触的过程中，冷媒散发热量并冷凝为高温高压的液体。
4. 膨胀阀：膨胀阀是热泵系统中的节流装置，其作用是调节冷媒的流量和压力降。
从冷凝器出来的高温高压液体冷媒通过膨胀阀的节流作用，使其温度和压力降低。
通过以上的工作过程，热泵系统能够将低温环境中的热量吸收并通过压缩机的作用提高温度，然后释放给高温环境中。
这样，热泵技术能够实现低温热量的利用，提供高温环境所需的热量。
同时，热泵技术也具有能源高效利用的特点，能够使得系统所消耗的外界能源相对较小。
因此，热泵技术在供暖、制冷和热水等领域具有广泛的应用前景。
热泵技术及运用(埃瓦)
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第一节、热泵基本原理
热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。 通常用于热泵装置的低温热源是我们周围的介质——空气、 河水、海水，城市污水，地表水，地下水，消防水池，太 阳能或者是从工业生产设备中排出助工质，这些工质常与 周围介质具有相接近的温度。是一种节能、环保、清洁的 加热技术。 热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术，利用 热泵技术设计开发可以采暖和供应热水的设备。
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第二节、热泵的种类
一、空气能热泵（空调 、热水器、地暖、泳池） 以空气作为“热源”，空气能热泵，通过冷媒作 用，进行能量转移。目前的产品主要是家用热泵空 调器、商用单元式热泵空调机组、家用空气能热水 器、热泵冷热水机组。空气源热泵是当今世界上最 先进的能源利用产品之一。
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第三节、空气能热泵热水器
热泵热水器与锅炉相比的优点是什么 1、热效率高：产品热效率全年平均在300%以上，而锅 炉的热效率不会超过100%。 2、运行费用低：热水能耗占建筑能耗的50%，空气能 与燃油，燃气锅炉比，全年平均可节70%的能源，加上 电价的走低和燃料价格的上涨，运行费用低的优点日益突 出。 3、环保：热泵产品无任何燃烧排放物，是较好的环保型 产品。 4、运行安全，无需值守：与燃料锅炉相比，运行绝对安 全，而且全自动控制，无需人员值守，可节省人员成本。 5、模块式安装，便于增添设备：产品采用多台机组并联 的安装模式，当用户用水量增大时，可随时增添设备。
气液分离器
储液器
四通换向阀
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其它热源热泵的应用 • 地源热泵 与空气源热泵和水源热泵相比，地源热泵 增加了地下埋管换热器 • 以太阳能为热源的热泵 太阳能可以直接作为供暖热源，通过集热 器直接加热载体，但它也可以作为热泵热 源
地源热泵
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地下埋管换热器的结构形式 • 水平埋管有单、双层之分，单层埋深为 1.0m，双层埋深为2.0m。 • 垂直埋管按埋深分深埋和浅埋两种， h<30m为浅埋，h>30m为深埋。垂直埋管 有单管、U型管和套管。 • 水平埋管占地面积大，垂直埋管占地面积 小
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热泵热源
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空气 • 优点：易于得到，对换热设备无害
• 缺点：温度变化大，容易结霜 当外界环境温度太低时，需要设置辅助加 热器或蓄热器来补充热泵的不足热量。
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空气源热泵经济性评价指标 • 制热季节性能系数（Heating Seasonal Performance Factor）
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• 自动运行
水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单 的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费 用低；自动控制程度高，使用寿命长达到15年以 上。
水源热泵局限性
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• ⑴ 可利用的水源条件限制
水源热泵理论上可以利用一切的水资源， 其实在实际工程中，不同的水资源利用的 成本差异是相当大的。所以在不同的地区 是否有合适的水源成为水源热泵应用的一 个关键。而且水源要求必须满足一定的温 度、水量和清洁度。
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• 运行稳定可靠
水体的温度一年四季相对稳定，其波动的 范围远远小于空气的变动。是很好的热泵 热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性， 使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证 了系统的高效性和经济性，不存在空气源 热泵的冬季除霜等难点问题。
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• 环境效益显著
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土壤 优点 • 全年土壤温度波动小，随深度增加，温度 稳定 • 埋地盘管不需要除霜 • 土壤有较好的蓄能作用 • 不需要风机，减少噪声 • 土壤源热泵运行情况优于空气源热泵
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缺点 • 土壤导热系数小，换热强度弱，需要较大 换热面积 • 在连续运行过程中，盘管与土壤换热引起 土壤温度变化，引起热泵运行工况变化 • 室外埋管工程量大，造价高
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•
水源热泵工作原理 水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑 物中的热量转移到水源中，由于水源温度 低，所以可以高效地带走热量。而冬季， 则从水源中提取能量，由热泵原理通过空 气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物 中。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户 可以得到4kW以上的热量或冷量。
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热泵在空调供热系统中的应用
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空气源热泵 • 空气-空气热泵 窗式或分体式冷暖两用型空调机，卧式或 立式风冷型冷热风机组，风冷热泵机组为 自动控制的整体组装式空调机，压缩机、 冷凝器、蒸发器、离心风机、轴流风机、 热力膨胀阀、时间/温度除霜器等均组合在 一个箱体内，只需通过风管将处理好的冷 （暖）风输送到房间内。
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• 水平埋管换热器的外径一般在20-50mm之 间，埋深为0.5-2.5m • 垂直埋管 管径 埋深 DN20 30-60m DN25 45-90m DN32 70-150m DN40 90-180m
第六章 热泵利用技术
热泵机组
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热泵 热泵从工程热力学原理上说实质就是制冷机。热 泵技术是一种节能技术，能够提供比驱动能源多 的热能，在节约能源、保护环境方面具有独特的 优势。目前空调系统中应用的是蒸气压缩式热泵 装置，既能在夏季制冷又能在冬季制热，是一种 冷热源两用设备。
水源热泵技术采用的制冷剂，可以是R22或 R134A、R407C和R410A等替代共质。水源热 泵机组的运行没有任何污染，可以建造在 居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有 废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且 不用远距离输送热量。
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• 一机多用
一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置 或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建 筑物，水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大 量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供 冷的要求，减少了设备的初投资。水源热泵可应 用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，小型的 水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。
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制冷循环
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Pllot Valve Valve Body
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Solenold Coll
Outslde evaporator 室外机组
室内机组 Compressor Inside condensor
制热循环
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Pllot Valve Valve Body
土壤源热泵影响因素
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• • • •
土壤导热系数 土壤含湿量 冻土对盘管传热的影响 土壤表面作用，如周围温度变化、降雨、 蒸发、太阳辐射的不断变化以及通过土壤 缝隙的渗入使盘管周围土壤再湿等，都会 影响埋管的换热
土壤源热泵影响因素
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• 沿管长方向土壤特性变化剧烈，温度变化 大，将使系统运行不稳定 • 地下水位线位置，如果盘管安装位置接近 或低于地下水位线时，可以加强土壤传热
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缺点： • 应用受自然条件限制，需要有充沛的水源 • 对水源水质要求高
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• 水-空气热泵 水源热泵机组在夏季按供冷工况运行时， 房间回风通过直接蒸发式表冷器降温除湿 后送入房间。 冬季，机组按照热泵工况运行，通过换向 阀，改变制冷剂流向，水侧换热器用作蒸 发器，空气侧换热器用作冷凝器，回风通 过冷凝器加热后送入房间，实现室内供热
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Solenold Coll
Outslde evaporator 室外机组
室内机组 Compressor Inside condensor
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四通阀主阀体内部构造
先导阀内部构造
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热泵的低位能源 热泵的热源对热泵的装置、工作特性、经 济性有重要影响，作为热泵的热源应满足 以下要求： • 热源温度尽可能高，使热泵的工作温升尽 可能小，提高制热系数 • 热源尽可能提供必要的热量，最好不需附 加装置 • 热源对换热器设备无腐蚀作用，不产生污 染和结垢
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• ⑵ 水层的地理结构的限制
对于从地下抽水回灌的使用，必须考 虑到使用地的地质的结构，确保可以在经 济条件下打井找到合适的水源，同时还应 当考虑当地的地质和土壤的条件，保证用 后尾水的回灌可以实现。
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• ⑶ 投资的经济性
由于受到不同地区、不同用户及国家 能源政策、燃料价格的影响，水源的基本 条件的不同；一次性投资及运行费用会随 着用户的不同而有所不同。虽然总体来说， 水源热泵的运行效率较高、费用较低。但 与传统的空调制冷取暖方式相比，在不同 地区不同需求的条件下，水源热泵的投资 经济性会有所不同。
热泵分类
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按照热源种类分 • 水源热泵
• 地源热泵 • 空气源热泵
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退 出 禁 止 直 接 抽 取 地 下 水 ， 目 前 禁 用 ！
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退 出
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地 源 热 泵 掘 井 机
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水源热泵的特点
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水源热泵优点
由于水源热泵技术利用地表水作为空调机 组的制冷制热的热源，所以其具有以下优 点： • 属可再生能源利用技术 水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一 种技术。
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• 高效节能
水源热泵机组可利用的水体温度冬季 为12-22℃，水体温度比环境空气温度高， 所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也 提高。而夏季水体为18-35℃，水体温度比 环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降 低，使得冷却效果好于风冷式和水冷却塔 式，机组效率提高。
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• 空气-水热泵 压缩机：活塞式、涡旋式、螺杆式 制冷、制热所得冷量和热量可通过介质水 传输到较远的用冷、用热设备。适用于冬 季室外空调计算温度较高，无集中供热热 源的地区，作为中央集中式空调系统冷、 热源设备。
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优点： • 冷热源兼用，一机两用 • 整体性好，不占用有效建筑面积 • 采用风冷，无冷却塔和冷却水系统 • 冬季供暖比直接电加热供暖效率高
地源热泵
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水平埋管
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