2013年暖通工程師專業(yè)復(fù)習(xí)資料15

　　源熱泵的工作原理、分類及其應(yīng)用方式

　　熱泵工作原理作為自然界的現(xiàn)象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫流向低溫。但人們可以創(chuàng)造機器，如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以熱泵實質(zhì)上是一種熱量提升裝置，它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，提高溫位進(jìn)行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的三分之一或更低，這也是熱泵的節(jié)能特點。

　　熱泵與制冷的原理和系統(tǒng)設(shè)備組成及功能是一樣的，對蒸汽壓縮式熱泵(制冷)系統(tǒng)主要由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流閥組成：壓縮機起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓處的作用，是熱泵(制冷)系統(tǒng)的心臟;蒸發(fā)器是輸出冷量的設(shè)備，它的作用是使經(jīng)節(jié)流閥流入的制冷劑液體蒸發(fā)，以吸收被冷卻物體的熱量，達(dá)到制冷的目的;冷凝器是輸出熱量的設(shè)備，從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走，達(dá)到制熱的目的;膨脹閥或節(jié)流閥對循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓作用，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。

　　根據(jù)熱力學(xué)第二定律，壓縮機所消耗的功(電能)起到補償作用，使循環(huán)工質(zhì)不斷地從低溫環(huán)境中吸熱，并向高溫環(huán)境放熱，周而往復(fù)地進(jìn)行循環(huán)。

　　熱泵分類熱泵是需要冷凝器的熱量，蒸發(fā)器則從環(huán)境中取熱，此時從環(huán)境取熱的對象稱為熱源;相反制冷是需要蒸發(fā)器的冷量，冷凝器則向環(huán)境排熱，此時向環(huán)境排熱的對象稱為冷源。

　　蒸發(fā)器冷凝器根據(jù)循環(huán)工質(zhì)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，主要分為空氣換熱和水換熱兩種形式。這樣熱泵或制冷機根據(jù)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，可分為水―水式，水―空氣式，空氣―水式，和空氣―空氣式共四類。

　　利用空氣作冷熱源的熱泵，稱之為空氣源熱泵?？諝庠礋岜糜兄凭玫臍v史，而且其安裝和使用都很方便，應(yīng)用較廣泛。但由于地區(qū)空氣溫度的差別，在我國典型應(yīng)用范圍是長江以南地區(qū)。在華北地區(qū)，冬季平均氣溫低于零攝氏度，空氣源熱泵不僅運行條件惡劣，穩(wěn)定性差，而且因為存在結(jié)霜問題，效率低下。

　　利用水作冷熱源的熱泵，稱之為水源熱泵。水是一種優(yōu)良的熱源，其熱容量大，傳熱性能好，一般水源熱泵的制冷供熱效率或能力高于空氣源熱泵，但由于受水源的限制，水源熱泵的應(yīng)用遠(yuǎn)不及空氣源熱泵。

　　地源熱泵工作原理及分類地源熱泵則是利用水源熱泵的一種形式，它是利用水與地能(地下水、土壤或地表水)進(jìn)行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時地能為“熱源”;夏季把室內(nèi)熱量取出來，釋放到地下水泵或地表水中，此時地能為“冷源”。

　　地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機組和室內(nèi)采水泵銷售末端系統(tǒng)。

　　其中水源熱泵機主要有兩種形式：水―水式或水―空氣式。三個系統(tǒng)之間*水或空氣上海水泵熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。

　　地源熱泵同空氣源熱泵相比，有許多優(yōu)點：(1)全年溫度波動小。冬季溫度比空氣溫度高，夏季比空氣溫度磁力泵此地源熱泵的制熱、制冷系數(shù)要高于空氣源熱泵，一般可高于40%，因此可節(jié)能和節(jié)省費用40%左右。(2)冬季運行不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的損失。(3)地源有較隔膜泵能作用。

　　地源分類地源按照室外換熱方式不同可分為三類： 1.土壤埋盤管系統(tǒng)，2.地下水系統(tǒng)，3.地表水系統(tǒng)。

　　根據(jù)循環(huán)水是否氣動隔膜泵密閉系統(tǒng)，地源又可分為閉環(huán)和開環(huán)系統(tǒng)。

　　閉環(huán)系統(tǒng)如埋盤管方式(垂直埋管或水平埋管)，地表水安置換熱器方式。

　　開環(huán)系統(tǒng)如抽取地下水或地表水方式。

　　螺桿泵此外，還有一種“直接膨脹式”，它不象上述系統(tǒng)那樣采用中間介質(zhì)水來傳遞熱量，而是直接將熱泵的一個換熱器(蒸發(fā)器)埋入地下進(jìn)行換熱。

　　離心泵地源熱泵應(yīng)用方式地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對象可分為家用和商用兩大類，從輸送冷熱量方式可分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。

　　家用系油泵用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng)，多用于小型住宅，別墅等戶式空調(diào)。

　　集中系統(tǒng)熱泵布置在機房內(nèi)，冷熱量排污泵過風(fēng)道或水路分配系統(tǒng)送到各房間。

　　分散系統(tǒng)用中央水泵，采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源，用戶單獨使用自己的熱泵機組調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦加油泵、學(xué)校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量完全反應(yīng)在用電上，便于計量，適用于目前的獨立熱計量要求。

　　混合系統(tǒng)將地源和冷卻塔或加齒輪油泵合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類似，只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。

　　南方地區(qū)，冷負(fù)荷大，熱負(fù)荷低，夏季適合聯(lián)合使用地源和冷卻塔，冬季只使用地源。北方油桶泵熱負(fù)荷大，冷負(fù)荷低，冬季適合聯(lián)合使用地源和鍋爐，夏季只使用地源。這樣可減少地源的容量和尺寸，節(jié)省投資。

　　分散系統(tǒng)或混合系統(tǒng)實質(zhì)上是一種水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式。

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