热泵技术课件.ppt

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1、主要内容1、绪论2、热泵工质与热泵循环热泵的驱动能源及性能3、水源热泵4、地源热泵土壤源热泵5、空气源热泵6、燃气热泵7、热泵系统节能新技术8、商业、公共建筑物、工业及家庭热泵的应用第一讲 绪 论n热泵技术的必要性及研究开发背景n热泵的概念n热泵的历史与发展n热泵的经济评价n热泵的分类差别差别真的真的很大！很大！热泵技术的必要性n提高能源利用效率已成为我国能源发展战略的基本出发点。 (1) 中国正处于工业化、城市化阶段，在未来20年具有保持GDP年均增长7以上的潜力，这就使我国的能源供应面临着必须保持年均递增力4左右的压力。 (2) 建筑能耗占全社会总能耗的比例很大，一般在40%左右，我国也占

2、25%以上，其中约有70%的耗能量（约占总耗能量的20%）用于采暖、通风及空调应用。在今后几十年里，暖通空调的发展将会为我国能源供应和环境保护带来巨大压力。 中国目前建筑能耗巨大n1996年中国建筑年消耗3.3亿吨标准煤，占能源消耗总量的24，到2001年已达到3.76亿吨标准煤，占总量消耗的27.6，年增长比例为千分之五。n从2000年到2015年是民用建筑发展鼎盛期的中后期，预测到2015年民用建筑的一半是2000年以后新建的。随着建筑业的高速发展，建筑能耗占全社会总能耗的比例还会继续增长。环境恶化问题nCO2、甲烷等产生的温室效应；n二氧化硫、氮氧化合物等酸性物质引起的酸雨；n氯氟烃类化

3、合物引起的臭氧层破坏等环境问题，以及空调冷热源设备的运行过程中产生的直接或间接的环境污染问题。 国内城市大气污染严重n1998年世界卫生组织（WHO）公布的世界大气污染最严重的10座城市中，中国占7席。n2001年世界银行发展报告列举的世界污染最严重的20个城市中，中国占了16个；中国大气污染造成的损失已经占到GDP的37。近年来，伴随着工业化、城市化、现代化，我国的环境保护问题十分突出。 n 原因： 目前我国能源结构中煤占70%以上（世界上只有四个国家在70%以上，即朝鲜、南非、波兰和中国），石油及天然气占25%，能量利用率都在30%以下。 n目前人们公认，采用热泵技术是解决暖通空调系统的能

4、源与环境问题的有效措施之一。因此发展与应用热泵空调已成为暖通空调制冷可持续发展的基本出发点之一。热泵技术研究与应用的背景n热泵的研究是基于两个热点问题，即能源问题和环境污染问题。n能源的危机和矿物能源燃烧过程产生的有害物对生态环境的污染，是对现代人类生存的严重威胁与挑战。热泵技术是开发和强化高位能利用率的重要手段，是获取可再生能源及保持生态平衡的有效途径之一。从能源的角度观察n能源每年增长率约为3%5%，而国民经济每年增长7%8%。束缚了国民经济发展的速度；n需要重视能源的节约和综合利用； n能源利用率低，浪费严重的现象 ；n热泵的节能效果是显著的。 n在欧洲的气候条件下，用燃气机驱动的压缩式

5、热泵比燃气锅炉耗能量降低50%60%。n汽轮机驱动热泵供热系统燃料消耗量仅是普通的热力站燃料消耗的70%。n直接燃烧驱动的家用热泵装置供热比传统的燃气锅炉供热，具有节能50%的潜力。从环境的角度观察n 热泵的发展始终受到经济问题的制约，在目前的能源价格下，热泵有时是节能不省钱的。但由于环境污染问题的日益严重，使得热泵的发展又遇到了一个良好的机遇。 n许多国家都大力提倡采用热泵技术，把热泵作为减少CO2排放量的一种方法。一般在用户供热量相同的情况下，热泵供热（电动）比习惯的锅炉供热CO2 排放量减少30%50%。n 目前世界的热泵总数不少于55106台，其中日本40106台，美国9106台。这些

6、热泵多数用于住宅的供暖和空调。热泵的定义热泵的定义n热泵: 把处于低温位的热能“泵送”至高温位的装置。n暖通空调术语标准（GB50155-92）中的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”；n新国际制冷词典（New International Dictionary of Refrigeration）中的解释是“以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统” 。热泵的实质n热泵是以消耗一部分高质能（机械能，电能等）或高温位能为代价，通过热力循环，把热能由低温物体转移到高温物体的能量利用系统。n 热泵与制冷机的工作原理和热力循环相同。制冷与热泵制冷与热泵q2q1wT2T0 两者的目的和着眼点不同两者的

7、目的和着眼点不同制冷制冷高温高温低温低温q2q1wT0T1热泵热泵高温高温低温低温 两者的工作温度范围不同两者的工作温度范围不同工工作作原原理理相相同同T0为环境温度为环境温度热泵的压缩机需要一定量的热泵的压缩机需要一定量的高位高位电能电能驱动，其蒸发器吸收的是驱动，其蒸发器吸收的是低低位热能位热能，但热泵输出的热量是可，但热泵输出的热量是可利用的利用的高位热能高位热能，在数量上是其，在数量上是其所消耗的高位热能和所吸收低位所消耗的高位热能和所吸收低位热能的总和。热能的总和。 q2q1wT0T1热泵热泵高温高温低温低温热泵输出功率与输入功率之比称为热热泵输出功率与输入功率之比称为热泵性能系数，

8、即泵性能系数，即COP值（值（Coefficient of Performance）。）。 1qcopw热泵技术的应用范围热泵技术的应用范围n住宅供暖（冷）；n大型建筑物的供暖（冷）；n热泵在室内和室外露天游泳池的应用；n余热的回收与利用；n人工冰场和游泳池的相结合的热泵系统；n干燥 、除湿、 浓缩、 分馏。热泵发展简史n1824年，热泵压缩式理论 法国物理学家卡诺(S. Carnot ),卡诺循环 n1854年，热泵的设想 英国汤姆森(W. Thomson )教授-热量放大器 n至20世纪20-30年代，热泵有了较快的发展 先后出现了水源热泵和家用热泵。汤姆森热量放大器汤姆森热量放大器n第二

9、次世界大战的爆发，一方面影响与中断了空调用热泵的发展，另一方面战时能源的短缺促进了大型供热和工艺用热泵的发展。 n1952-1963年，热泵发展形成了一个高潮。n后来，使热泵进入10年左右的徘徊期。 n直至上世纪70年代中期才重新有了快速增长 ，至1999年，热泵年产量超千万。我国热泵空调发展n始于20世纪50年代，天津大学热能研究所 n1965年上海冰箱厂研制成功我国第一台热泵型窗式空调器；n1965年天津大学与天津冷气机厂研制成国内第一台水冷式热泵空调机；n目前，热泵技术在我国取得了很大的进步，已经逐步形成了完整的工业体系；n作为制冷空调热泵关键部件的四通换向阀，2005年我国的产量为43

10、55万个。热泵技术发展的展望（一）n从利用的热源层面：从利用的热源层面：n空气源热泵空气源热泵n水源热泵水源热泵n地源热泵地源热泵n水环热泵水环热泵n太阳能热泵太阳能热泵热泵技术发展的展望（二）n变频技术与变容积技术变频技术与变容积技术n热泵计算机仿真和优化技术热泵计算机仿真和优化技术n热泵的热泵的CFCs替代技术替代技术n空气源热泵的除霜技术空气源热泵的除霜技术n多联式热泵技术多联式热泵技术n热泵热水器热泵热水器热泵的分类热泵的分类按驱动能源种类按驱动能源种类n电动机驱动电动机驱动n热驱动热驱动n热能驱动（吸收式热泵、蒸汽喷射式）热能驱动（吸收式热泵、蒸汽喷射式）n发动机驱动（内燃机驱动、汽

11、轮机驱动）发动机驱动（内燃机驱动、汽轮机驱动）热泵的分类热泵的分类按工作原理分类按工作原理分类n蒸汽压缩式蒸汽压缩式n气体压缩式气体压缩式n蒸气喷射式蒸气喷射式n吸收式吸收式n热电式热电式n化学热泵化学热泵热泵的分类热泵的分类 按热源种类分类按热源种类分类n空气空气n水（江河水、湖泊水、海水、地下水等）水（江河水、湖泊水、海水、地下水等）n土壤土壤n太阳太阳n废热（水、气）废热（水、气）1.2 1.2 热泵的分类热泵的分类 按主要用途分类按主要用途分类n住宅住宅 制热量制热量 1-70kWn商业及农业商业及农业 制热量制热量 2-120kWn工业用工业用 制热量制热量 0.1-10MW热泵的分类热泵的分类按供热温度分类按供热温度分类n低温热泵低温热泵 供热温度供热温度100热泵的分类热泵的分类按热源与供热介质分类按热源与供热介质分类热媒热媒热源热源空气空气空气水 水空气 水水土壤空气土壤水热泵的分类热泵的分类按压缩机类型分类按压缩机类型分类n往复式n涡旋式n滚动转子式n螺杆式n离心式热泵的分类热泵的分类按热泵供能方式分类按热泵供能方式分类n单纯制热n交替制冷与制热n同时制冷与制热

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