熱泵技術(shù)及原理

熱泵技術(shù)熱泵概述定義:按新國際制冷辭典的定義:熱泵就是以冷凝器放出的熱量來供熱的制冷系統(tǒng).從熱力學或工作原理上說,熱泵就是制冷機,它們的區(qū)別是:兩者的目的不同(制熱\制冷)兩者的工作溫度區(qū)別有所不同((熱泵將環(huán)境溫度作為低溫熱源、制冷機將環(huán)境溫度作為高溫熱熱泵的分類按工作原理分（蒸汽壓縮式、氣體壓縮式、蒸氣噴射式、吸收式、熱電式、化學熱泵）按熱源分（空氣、地表水、地下水、城市自來水、土壤、太陽能、廢熱）按用途分（住宅用、商業(yè)及農(nóng)業(yè)用、工業(yè)用）按供熱溫度分（低溫熱泵<100、高溫熱泵>100）按驅(qū)動方式分(電動機驅(qū)動、熱驅(qū)動）按熱源與供熱介質(zhì)的組合方式分（空氣-空氣熱泵、空氣-水熱泵、水-水熱泵、水-空氣熱泵、土壤-空氣熱泵、土壤-水熱泵）按熱泵功能分（單純制熱、交替制冷與制熱、同時制冷與制熱）按壓縮機類型分（往復活塞式、渦旋式、滾動轉(zhuǎn)子式、螺桿式、離心式）按熱泵機組的安裝形式分（單元式、分體式、現(xiàn)場安裝式）按熱量提升分（初級熱泵、次級熱泵、第三級熱泵）/熱泵型式目前用于空調(diào)可以制冷與制暖的最為普通的幾種型式為:空氣-空氣熱泵(最普通的熱泵型式、住宅與商用)空氣-水源熱泵(常見為熱泵型冷水機組、室內(nèi)側(cè)為水，室外側(cè)為空氣）水-空氣熱泵（熱源為水，室外側(cè)為水，室內(nèi)側(cè)為空氣）/熱泵的熱力經(jīng)濟性指標熱泵通常被作為一種節(jié)能裝置，其性能系數(shù)用COP來表示，它指其收益（制熱量）與代價（所耗機械功或熱能）的比值。1、壓縮式熱泵：用εh表示,為制熱量Qh與輸入功率W的比值εh=Qh/

W=(Q0+W)/W=1+ε>12、吸收式熱泵：用ζ表示，為制熱量Qh與輸入熱能Qg的比值ζ=Qh/Qg熱泵熱源與驅(qū)動能源熱泵熱源是指可利用的自然低位能源（空氣、地表水、地下水等）以及生活和生產(chǎn)中的排熱熱源（從建筑物內(nèi)部回收的熱量，廢水中余熱量等）熱泵的驅(qū)動運行是需要能量的，這種能源來自于石化燃料。熱泵型空調(diào)機組1、熱泵型房間式空調(diào)器適用于室外氣溫在00C以上的地區(qū)，制冷或制熱量小于7000W，當窗式空調(diào)器新風門打開時，熱量要降低10%左右。2、商用大型分體熱機組制冷或制熱量在7~100KW，電源為380V50HZ立柜式、天花板嵌入式或懸吊式、屋頂式3、多聯(lián)系統(tǒng)熱泵空調(diào)機組

一拖二或一拖三VRV系統(tǒng)（變制冷劑流量系統(tǒng)）以前，幾十萬KW以上的空調(diào)系統(tǒng)一般采用中央空調(diào)，上世紀初日本大金公司成功研制VRV系統(tǒng)，向中央空調(diào)發(fā)起挑戰(zhàn)。其特點：高效的容量控制（每個房間獨立控制、變頻技術(shù)加電子膨脹閥）節(jié)約能源，精確的室溫控制，適應(yīng)室外溫度變動范圍大；制冷劑配管長度延長VRV系統(tǒng)最長配管為100M，最大高低落差可達50M，但過長會導致液體回流造成液擊，回油困難（氣油分離器）運轉(zhuǎn)成本低/空氣熱泵空氣隨時隨地可以利用,其裝置和使用比較方便,對換熱設(shè)備無害,是目前熱泵裝置的主要熱源.空氣在各種不同溫度下都能提供任意數(shù)量的熱量.因空氣比熱小、則室外側(cè)需風量大、蒸發(fā)溫度與進風溫度差100C左右、熱泵體積大；缺點:隨空氣溫度的降低,蒸發(fā)溫度下降,熱泵溫差增大,熱泵的效率降低.(-150C~-200C)隨環(huán)境空氣溫度的變化,熱泵的供熱量往往與建筑物的供熱負荷相矛盾.空氣有一定濕度,蒸發(fā)器表面結(jié)霜地（水）源熱泵系統(tǒng)分三種不同形式:水源熱泵：以地下水體為冷熱源以地表水體為冷熱源海水源熱泵以污水源熱泵以土壤源為冷熱源/水源熱泵工作原理取水井回灌井提取井水的低品位熱利用電能聚變?yōu)楦咂肺粺崮芄?jié)約能量，環(huán)保無污染不使用冷水塔，不消耗冷卻水，節(jié)省占地面積/Sells/1768612.html水源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太陽能和地熱能而形成的低溫低位熱能資源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。地球表面淺層水源如深度在1000米以內(nèi)的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中，吸收了太陽進入地球的相當?shù)妮椛淠芰?，并且水源的溫度一般都十分穩(wěn)定。水源熱泵機組工作原理就是在夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，而冬季，則從水源中提取能量，由熱泵原理通過空氣或水作為載冷劑提升溫度后送到建筑物中。通常水源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。水源熱泵技術(shù)的概念和工作原理水源熱泵機組工作的原理

水源熱泵根據(jù)對水源的利用方式的不同，可以分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩種。閉式系統(tǒng)是指在水側(cè)為一組閉式循環(huán)的換熱套管，該組套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通過與土壤或海水換熱來實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。（其中埋于土壤中的系統(tǒng)又稱土壤源熱泵，埋于海水中的系統(tǒng)又稱海水源熱泵）。開式系統(tǒng)是指從地下抽水或地表抽水后經(jīng)過換熱器直接排放的系統(tǒng)。

水源熱泵工作原理

溫暖冷溫暖溫暖冷寒冷溫暖溫暖溫暖冬季水源熱泵機組把地能中的熱量提取出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖熱熱冷冷熱熱熱冷夏季把室內(nèi)的熱量提取出來，釋放到地能中去水源熱泵工作原理末端設(shè)備末端設(shè)備冷凝器蒸發(fā)器膨脹水箱循環(huán)泵制冷劑液體膨脹閥壓縮機制冷劑氣體地表潛水泵水處理設(shè)備t=45~50℃t=50~55℃t=10~18℃t=6~8℃水源中央空調(diào)主機系統(tǒng)用戶（末端）系統(tǒng)水源水系統(tǒng)基本原理冬季供熱示意圖UTILITYINOUTWELLOverpressurevalveP1P2P3EvaporatorDT=5°CA1A2B2B1C2C1D1D2冬季CondenserDT=6°CINOUT末端設(shè)備末端設(shè)備蒸發(fā)器冷凝器膨脹水箱循環(huán)泵制冷劑液體膨脹閥壓縮機制冷劑氣體地表潛水泵水處理設(shè)備t=12℃t=7℃t=10~18℃t=18~34℃水源中央空調(diào)主機系統(tǒng)用戶（末端）系統(tǒng)水源水系統(tǒng)基本原理夏天供冷示意圖UTILITYINOUTWELLOverpressurevalveP1P2P3EvaporatorDT=5°CA1A2B2B1C2D1夏季D2C1CondenserDT=12°CINOUT直接利用地下水源水條件有足夠的地下水量，水質(zhì)較好，水溫滿足要求有開采手段，當?shù)匾?guī)定允許優(yōu)點地下水溫度恒定，一般為10-16℃，機組的運行工況比較穩(wěn)定初投資較低，同時降低運行費用

直接利用地下水源水采用板式熱交換器地下水質(zhì)較差避免管路阻塞和腐蝕發(fā)生回灌合理利用地下水資源地下水應(yīng)通過回灌井將水重新回灌到土壤中的含水層控制回灌水質(zhì)，避免水資源的浪費或污染水源熱泵工作原理以地能（地下水、地表水）為主要能源電能為輔助能源利用制冷劑作為載體將源源不斷的低位熱源開發(fā)利用實現(xiàn)低品位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移水源熱泵工作原理取水井回灌井提取井水的低品位熱利用電能聚變?yōu)楦咂肺粺崮芄?jié)約能量，環(huán)保無污染不使用冷水塔，不消耗冷卻水，節(jié)省占地面積優(yōu)勢與鍋爐（電、燃料）和空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)相比，水源熱泵具明顯的優(yōu)勢。鍋爐供熱只能將90%~98%的電能或70～90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量，供用戶使用，因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量；由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10～25℃，其制冷、制熱系數(shù)可達3.5～4.4，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運行費用為普通中央空調(diào)的50～60％。

湖水換熱器系統(tǒng)水盤管系統(tǒng)水源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。

空調(diào)水系統(tǒng)流程圖空調(diào)季節(jié)螺桿機將室內(nèi)的熱量吸收到冷卻水中，水水式水源熱泵吸收冷卻水的熱量加熱生活熱水；冬季當空調(diào)系統(tǒng)不運行時，水水式水源熱泵吸收湖水熱量加熱生活熱水。采用地表水利用江河湖海等地表水資源，通過敷設(shè)水中的換熱裝置進行熱量交換。湖的大小和深度是尤為關(guān)鍵的，需要通過精密計算，以確定湖水能滿足建筑物的制冷和制熱需求?？衫么笮蜕逃茫媒ㄖ鶢I造的大型人工水體作為換熱體。水源熱泵適用范圍水源充沛，四季分明，溫度適中的地區(qū)凡是水量，水溫，水質(zhì)能夠滿足水源中央空調(diào)主機制熱（或制冷）需要的任何水源，都可作為水源中央空調(diào)系統(tǒng)的水源

工業(yè)余熱深水湖泊地下水

水源熱泵應(yīng)用局限水資源缺乏，水質(zhì)差的地區(qū)冬季嚴寒或四季炎熱的地區(qū)

水源水類型防垢防菌溫度廢水處理水處理溫度流量腐蝕溫度水垢腐蝕藻類溫度水垢腐蝕注意問題中-大小-中中大大-中中-大適用規(guī)模良好良好良良良良好作為水源熱泵熱源適用性熱電冷卻水工業(yè)廢水城市生活污水海洋水河川水地下井水人工排水源自然水源項目水源熱泵主機對水源水水質(zhì)要求Mg（各種離子分子）/L（水）Mg（CaO.MgO）/L（水）PH值Mg（懸浮物）/L（水）t（砂）/t（水）單位cl-、SO4-、CO2等30~501.5~95~910~201/100萬~1/200萬指標腐蝕性礦化度硬度酸堿度渾濁度含砂量

項目水源水質(zhì)問題1、沉淀池2、過濾器3、凈水器4、其他處理方式渾濁1、水質(zhì)處理設(shè)備

2、設(shè)中間換熱裝置隔離腐蝕1、軟化（鈉離子）水裝置

2、設(shè)中間換熱裝置隔離硬度1、洗井2、回揚3、沉淀池4、螺旋式除沙器5、其他方式含沙備注一般性對策水源水質(zhì)問題水源系統(tǒng)地下水的處理WELLDISCHARGEOverpressurevalveP2P3電子水處理器過濾器旋流除沙器水源水溫度減少水源水量，提高水溫差1、設(shè)中間換熱裝置2、設(shè)中間混水箱（池）3、設(shè)系統(tǒng)混水器水源水溫>22度有凍的問題1、嚴禁使用2、換其他水源水3、設(shè)電輔助加熱器（其他加熱裝置）水源水溫<8度水源水進蒸發(fā)器制熱導致壓機排氣溫度過高1、嚴禁使用2、設(shè)置冷卻塔3、換其他水源水水源水溫≥45度減少水源水量，提高水溫差1、設(shè)中間換熱裝2、設(shè)中間混水箱（池）3、設(shè)系統(tǒng)混水器水源水溫≤20度水源水進冷凝器制冷備注一般性對策水源水溫水源水走向工況水源水量問題室溫上升1度，可減少冷負荷2~8%1、增設(shè)獨立的調(diào)峰供冷、供熱系統(tǒng)2、降低室內(nèi)設(shè)計標準3、設(shè)置調(diào)節(jié)水池4、蓄熱方案制冷不夠，制熱不夠室溫上升1度，可減少冷負荷2~8%1、增設(shè)冷卻塔系統(tǒng)2、降低室內(nèi)設(shè)計標準3、設(shè)置中間調(diào)節(jié)水池4、其他系統(tǒng)方式制熱夠，制冷不夠（南方問題）室溫下降1度，可減少熱負荷2~8%1、設(shè)調(diào)峰輔助電加熱器，或采用其他加熱方式2、降低室內(nèi)設(shè)計標準3、設(shè)置調(diào)節(jié)水池4、蓄熱方案制冷夠，制熱不夠（北方問題）備注一般性對策水源水量問題水源熱泵與普通中央空調(diào)比較初投資機組初投資比冷水機組增加20%左右增加打井費用無冷卻水塔和冷卻水系統(tǒng)無鍋爐和鍋爐房運行費用夏季制冷：節(jié)約費用＞20%冬季制熱時，運行費用相當于電鍋爐、燃汽、燃油的30%左右水源熱泵的特點１、屬可再生能源利用技術(shù)水源熱泵是利用了地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用的水體，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47％的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量），而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。２、高效節(jié)能水源熱泵機組可利用的