建筑冷熱源素材(3)

1、第5章 蒸氣壓縮式制冷機組和熱泵機組5.1 蒸氣壓縮式制冷機組和熱泵機組分類 冷水機組 熱泵（1）按低位熱源分類（2）按低位熱源種熱媒種類分類低位熱源熱 媒空氣-水熱泵空氣水空氣-空氣熱泵空氣空氣水-空氣熱泵水空氣土壤-水熱泵土壤水土壤-空氣熱泵土壤空氣（3）熱泵機組分類按低溫端和高溫端傳遞能量的介質(zhì)分類。 空調(diào)機（器）和熱泵型空調(diào)機（器）空調(diào)機（器）是自帶獨立冷源對房間進行空氣調(diào)節(jié)的一體化設(shè)備。熱泵型空調(diào)機（器）-制冷系統(tǒng)可進行熱泵循環(huán)。5.2 水冷式冷水機組和水-水熱泵機組 水冷式冷水機組是建筑空調(diào)中廣為應(yīng)用的一類設(shè)備。有2臺或2臺以上壓縮機的機組稱多機頭機組。水冷渦旋式冷水機組水冷渦旋式

2、冷水機組水冷離心式冷水機組水冷離心式冷水機組水冷螺桿式冷水機組水冷螺桿式冷水機組制冷劑流程圖水冷式冷水機組制冷量、性能系數(shù)與冷凍水出口溫度、冷卻水溫度有關(guān)。某水冷螺桿式冷水機組特性曲線 水冷式冷水機組部分負荷特性水冷離心式冷水機組部分負荷下消耗功率負荷40，消耗功率在等比線以下，即隨負荷的減少，性能參數(shù)增加。原因（1）部分負荷時，蒸發(fā)器、冷凝器面積并非減少，故te，tc,COP。（2）部分負荷時，室外干、濕球溫度下降，導(dǎo)到tc,COP。綜合部分負荷性能系數(shù)COP*表征冷水機組在運行期間平均特性，定義為COP*=0.17A+0.39B+0.33C+0.11D式中A、B、C、D分別代表負荷100、

3、75、50、25時的性能系數(shù)。不同負荷時的冷卻水進口溫度為tc.i=（負荷百分數(shù)）+t0式中 =0.145/(), t0=15.5 水-水熱泵機組制冷劑流程、結(jié)構(gòu)形式與水冷式冷水機組基本相同。水-水熱泵機組的制熱量、性能系數(shù)與兩側(cè)水溫有關(guān)。水-水熱泵機組性能曲線 水冷式熱回收冷水機組水冷式熱回收冷水機組制冷劑流程 模塊式機組模塊式機組是由若干個單元模塊拼合組成。每個單元模塊的制冷劑系統(tǒng)是獨立的。5.3 風(fēng)冷式、蒸發(fā)式冷水機組和空氣-水熱泵機組 風(fēng)冷式冷水機組風(fēng)冷式冷水機組機組制冷量與室外空氣溫度、冷凍水出口溫度有關(guān)。風(fēng)冷式冷水機組的特性 蒸發(fā)式冷水機組采用蒸發(fā)式冷凝器的冷水機組 風(fēng)冷式、蒸發(fā)式

4、冷水機組部分負荷特性同水冷式機組，用COP*評價部分負荷特性。公式中系數(shù)不同：風(fēng)冷式 =0.14/(), t0=21蒸發(fā)式 =0.085/(), t0=15.5 空氣-水熱泵機組又稱風(fēng)冷熱泵冷熱水機組或風(fēng)冷式冷熱水機組。風(fēng)冷式熱泵型冷熱水機組制冷劑流程用四通閥對制冷劑流動方向進行轉(zhuǎn)換?？諝鈧?cè)和水側(cè)換熱器交替做蒸發(fā)器和冷凝器。風(fēng)冷式冷熱水機組制熱工況特性風(fēng)冷往復(fù)式冷熱水機組制熱工況特性風(fēng)冷式冷熱水機組作采暖熱源的選擇方案設(shè)某地采暖室外計算溫度10，建筑的采暖熱負荷450kW。方案1選用200型機組，該機組在10時的制熱量滿足負荷要求。方案2選用100型機組，該機組在0的制熱量滿足負荷要求。-10

5、時缺少225kW,需由輔助熱源補充。建筑采暖熱負荷、冷熱水機組熱量與室外溫度的變化曲線風(fēng)冷式冷熱水機組冬季結(jié)霜的影響制熱量修正系數(shù)表空氣溫度（）1574051015修正系數(shù)1.001.000.930.940.960.970.975.4 帶冷（熱）源的空調(diào)機 空調(diào)機種類 水-空氣熱泵空調(diào)機又稱水源熱泵空調(diào)機水源熱泵空調(diào)機的制冷流程圖水源熱泵空調(diào)機的特性某型號的水-空氣熱泵空調(diào)機特性 水冷式空調(diào)機由水冷式冷凝器、直接蒸發(fā)空氣冷卻器、壓縮機、節(jié)流機構(gòu)、風(fēng)機等組成。只能制冷運行。 多聯(lián)式（熱泵）空調(diào)機1臺室外機帶多臺室外機或多臺室外機合帶幾十臺室內(nèi)機的風(fēng)冷式空調(diào)機。制冷劑系統(tǒng)的特點是變制冷劑流量，簡稱

6、VRV（Variable Refrigerant Volume）變制冷劑流量的方法：（1）壓縮機的電機變速調(diào)節(jié)（2）改變壓縮機汽缸的吸汽容積，并輔以熱氣旁通。（3）脈沖寬度調(diào)節(jié)多聯(lián)機系統(tǒng)模式：（1）1臺室外機單獨帶若干臺室內(nèi)機；室外機中有1臺變流量壓縮機，1臺定流量壓縮機。（2）多臺室外機合帶若干臺室內(nèi)機1）“單變”系統(tǒng)只有1臺室外機機變流量。2）“多變”系統(tǒng)1臺室外機中有1臺變頻壓縮機，1臺變電極電機（三速）壓縮機；其余室外機都是2臺變電極電機壓縮機。5.5 燃氣機和柴油機熱泵由燃氣機和柴油機驅(qū)動壓縮機的熱泵稱燃氣機和柴油機熱泵。燃氣機和柴油機都是內(nèi)燃機，合稱內(nèi)燃機熱泵。 內(nèi)燃機熱泵工作原理

7、內(nèi)燃機熱泵原理圖熱水系統(tǒng)分兩個環(huán)路 內(nèi)燃熱泵產(chǎn)品種類（1）風(fēng)冷式燃氣熱泵冷熱水機（2）多聯(lián)式燃氣熱泵空調(diào)機近期國內(nèi)還開發(fā)了水冷式冷熱水機組柴油機冷水機組（廢熱不回收）和燃氣機冷水機組，廢熱作吸收式制冷機的熱源。 內(nèi)燃機熱泵與電動機熱泵比較電動熱泵和燃氣機熱泵的能流圖5.6 熱泵（制冷）機組的外部熱源 外部熱源的種類制冷機的外部熱源用于接納制冷機排出的熱量，或稱熱匯。有室外空氣和地表水。熱泵的外部熱源給熱泵提供低位熱量，常稱低位熱源或低溫?zé)嵩础Ｖ饕锌諝?、地下水、地表水、廢水、廢氣、太陽能等。當熱泵制冷運行時，低位熱源也是熱匯。 空氣優(yōu)點：（1）取之不盡，用之不竭。（2）空氣源熱泵系統(tǒng)簡單。（3

8、）對設(shè)備無腐蝕作用。缺點：（1）溫度品位不高。（2）溫度波動大，熱泵制熱量、建筑熱負荷與空氣溫度的變化規(guī)律相反。（3）比熱、密度小，因此設(shè)備大，風(fēng)機噪聲大。（4）0以下運行時，有結(jié)霜的不利影響?？諝庾鳠釁R時，除缺點（4）外，優(yōu)缺點類似。 地下水和地表水優(yōu)點：（1）冬季水溫比當?shù)貧鉁馗?，夏季水溫比當?shù)貧鉁氐?。?）水溫比較穩(wěn)定（3）比熱、密度比空氣大。缺點：（1）熱量采集不易。（2）水對金屬有一定腐蝕作用 土壤深度在1.5m以上的土壤受太陽輻射和氣溫的影響。深度在15m以下的土壤溫度基本不變，約比當?shù)啬昶骄鶜鉁馗?2。優(yōu)點：溫度適宜，比較穩(wěn)定。缺點：（1）需要有足夠的埋管空地。（2）埋地盤管傳熱

9、系數(shù)小。（3）水平式埋管對地面植被有影響。 太陽能需用太陽能集熱系統(tǒng)收集后再應(yīng)用。初投資高。 廢水、廢氣建筑中的排水（污水）、排風(fēng)都可作熱泵的低位熱源，溫度比較適宜。工業(yè)中溫度不高的廢水、廢氣等都可作熱泵的低位熱源。第6章 溴化鋰吸收式冷熱水機組6.1 吸收式制冷熱泵的基本概念 吸收式制冷機的工作原理吸收式與蒸氣壓縮式制冷機的比較吸收式制冷機的兩個循環(huán)：制冷循環(huán) GCEVEA溶液循環(huán) APGEVA吸收式制冷機的性能系數(shù)（又稱熱力系數(shù)）為吸收式熱泵的制熱性能系數(shù)因 因此 理想吸收式制冷的性能系數(shù)設(shè)高溫?zé)嵩礈囟葹門1（K），低溫?zé)嵩礈囟葹門2（K），環(huán)境溫度為Ts（K）。吸收式制冷機的熱力循環(huán)過程

10、中分別與三個熱源進行能量交換。0Qa+Qc=Qg+Qe是Ts、T2間逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)COPc；是T1、Ts間卡諾循環(huán)的熱效率c。 c 溴化鋰水溶液的熱力性質(zhì)圖溴化鋰水溶液水是制冷劑，溴化鋰是吸收劑溴化鋰水溶液的壓力-溫度（P-t）圖溴化鋰水溶液飽和狀態(tài)下的壓力溫度圖溴化鋰水溶液的比焓-濃度（h-）圖溴化鋰水溶液比焓-濃度（h-）示意圖6.2 單效溴化鋰吸收式制冷機 流程與結(jié)構(gòu)特點流量單效溴化鋰吸收式制冷機流程圖結(jié)構(gòu)形式單效溴化鋰吸收式制冷機結(jié)構(gòu)形式（注：圖中雙向應(yīng)改為雙筒）溴化鋰吸收式制冷機保證真空的方法真空泵抽氣真空泵抽氣裝置自動抽氣自動抽氣裝置原理圖 循環(huán)在h-圖上的表示單效溴化鋰吸收式

11、制冷機理論循環(huán)在h-圖上的表示圖中數(shù)字與圖6-4中的數(shù)字對應(yīng)溶液循環(huán)過程：（1）稀溶液的加熱和預(yù)熱過程，在h-圖上為123。（2）蒸汽發(fā)生過程，在h-圖上為345。（3）濃溶液冷卻與節(jié)流，在h-圖上為567。（4）吸收過程，在h-圖上為891。冷劑水循環(huán)過程：（1）冷凝過程，在h-圖上為1011。（2）節(jié)流和蒸發(fā)過程，在h-圖上為11121314。 熱力計算（1）制冷量（kW）式中為冷劑水流量，kg/s;、分別為狀態(tài)點14、12的比焓，kJ/kg；下同。（2）冷凝器熱負荷（kW）（3）循環(huán)倍率與溶液流量設(shè)稀溶液流量（kg/s），濃度為；濃溶液流量（kg/s）,濃度為。a稱為循環(huán)倍率，發(fā)生1kg

12、蒸汽需要稀溶液量；稱放汽范圍。（4）吸收式熱負荷（kW）（5）發(fā)生器熱負荷（kW）（6）溶液熱交換器負荷（kW）（7）制冷性能系數(shù)（8）吸收式熱泵供熱量（kW）（9）吸收式熱泵制熱性能系數(shù)6.3 單效溴化鋰吸收式制冷機性能與調(diào)節(jié) 工作蒸汽壓力對性能的影響工作蒸汽壓力變化的影響與a、有關(guān)，變化很小。當工作蒸汽壓力升高，放汽范圍增加，a減小，增加；COP也增加。單效機工作蒸汽壓力一般控制在0.020.1MPa（表壓）；熱水溫度控制在90150，以防發(fā)生結(jié)晶。 冷卻水溫度與流量的影響冷卻水溫度變化的影響冷卻水溫度下降，放汽范圍增加，a減小，增加；性能系數(shù)增加。冷卻水溫度不能太低，以防發(fā)生結(jié)晶。冷卻水

13、流量增加，其影響與水溫下降一樣。 冷凍水溫度與流量的影響冷凍水進口溫度變化的影響冷凍水溫度下降，放汽范圍減小，a增大，減??；性能系數(shù)降低。冷凍水流量增加，制冷量變化不大。 其他因素影響冷卻水、冷凍水水質(zhì)差，與COP減小。不凝性氣體存在，制冷量下降。 單效溴化鋰吸收式制冷機的調(diào)節(jié)（1）工作蒸汽調(diào)節(jié)法（2）凝結(jié)水流量調(diào)節(jié)法（3）冷卻水流量調(diào)節(jié)法（4）稀溶液流量調(diào)節(jié)法6.4 雙效溴化鋰吸收式制冷機 流程與結(jié)構(gòu)特點雙效溴化鋰吸收式制冷機流程圖溶液并聯(lián)循環(huán)：稀溶液分別送入高壓發(fā)生器和低壓發(fā)生器。溶液串聯(lián)循環(huán)流程圖溶液串聯(lián)循環(huán)：稀溶液高壓發(fā)生器低壓發(fā)生器。結(jié)構(gòu)形式：三筒結(jié)構(gòu)，雙筒結(jié)構(gòu)。 理論循環(huán)在h-圖上

14、表示雙效溴化鋰吸收式制冷機理論循環(huán)在h-圖上的表示溶液串聯(lián)循環(huán)溶液狀態(tài)變化過程 制冷機的性能工作蒸汽、冷卻水和冷媒水參數(shù)的影響與單效制冷機相似。制冷量、性能系數(shù)與工作蒸汽壓力的關(guān)系制冷量與冷卻水進口溫度、冷媒水出口溫度的關(guān)系制冷量與冷卻水流量的關(guān)系制冷量與冷媒水流量的關(guān)系6.5 直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組流程圖制冷工況冷劑水循環(huán)同雙效溴機。制冷工況溶液循環(huán)HG（中間濃度溶液）HHELG（濃溶液）LHEA（稀溶液）LHEHHEHG制熱工況冷劑水流程HGV2AE制熱工況溶液循環(huán)SPHGV1A同時供冷供熱的直燃機另設(shè)熱水器的直燃機直燃機消耗燃料的發(fā)熱量（kW）,獲得制冷

15、量（kW）或制熱量，性能系數(shù)分別為溶液泵消耗的功率一般很小，可忽略不計?？筛鶕?jù)燃料耗量（m3/s(燃氣)或kg/s(燃油)）和燃料低位發(fā)熱量（kJ/m3(燃氣)或kJ/kg(燃油)進行計算6.6 吸收式熱泵 第一類吸收式熱泵利用高溫?zé)嵩吹臒崃繉⒌蜏責(zé)嵩吹臒崃刻岣叩街袦?。實際很少應(yīng)用。 第二類吸收式熱泵利用中溫余熱與低溫?zé)嵩吹臒釀莶?，制取溫度高于、但熱量少于中溫余熱的熱水。第二類溴化鋰吸收式熱泵原理圖溶液循環(huán)A（稀溶液）HEG（濃溶液）SPHEA冷劑水循環(huán)GRPE（蒸汽）A吸收器的熱負荷即為第二類吸收式熱泵的供熱量。根據(jù)熱平衡有制熱性能系數(shù) 0.5 在h-圖上的表示第二類溴化鋰吸收式熱泵理論循環(huán)在h-圖上的表示6.7 溴化鋰吸收式制冷機的適用性分析 溴化鋰吸收式制冷機的特點（1）溴化鋰水溶液無毒、不燃燒，對環(huán)境無破壞作用；真空下運行，安全可靠。（2）用電量少。（3）振動小，噪聲低。（4）直燃機既可制冷又可制熱。（5）能耗高于電力驅(qū)動的制冷機。各種冷水機組每1000kW制冷量的一次能耗冷水機組類型離心式螺桿式多機頭活塞式單效溴化鋰吸收式雙效溴化鋰吸收式直燃式消耗能量電（kW）180.1193.3255.34.56.458.95蒸汽（kg/h）2173.51128.8天然氣（m3/h）58.8COP5.555.173.