热泵技术简介（6页）

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热泵技术简介 概述 在我国，建筑物的采暖供热，除一部分为热电厂集中供热外，几乎全为分散的燃煤锅炉房供热。这些供热装置靠直接燃烧固体燃料煤获得热量，不仅热效率低、浪费能源，而且燃烧产生的二氧化硫气体和烟尘造成了严重的空气污染。据不完全统计，全国一个采暖期仅住宅集中采暖耗煤就达13亿多吨，而燃烧所产生的烟气多达14.2万亿立方米。多年来，人们一直在探索通过改善燃烧条件，强化烟气处理的途径达到提高热效率和减少污染的目的，但收效甚微。随着全球性的能源危机和技术的进步，人们节能环保意识在不断增强，探索节能环保型的供热装置已成为人类的当务之急。毫无疑问，在能源短缺及能源价格上涨的影响下，人们越来越关心如何通过一定的技术，将贮存在土壤、地下水或空气中的太阳能之类的环境热量以及废气、废水中所含的热量用于建筑物的采暖和热水供应。因此，热泵变得引人注目了，它比以往更富有新闻性。 长期以来，热泵总是带有热力学的神秘色彩，它引起了科研人员的兴趣，但似乎很少为“真实的世界”所理解。那么，什么是热泵呢？它的工作原理是什么？热源有哪些种类？它们各自的用途是什么？目前国内可供选择的热泵有哪些？传统的冷水机组是否可以替代热泵？它们的区别在哪里？什么样的压缩机更适合于热泵应用等等。只有将这些问题弄清楚，才能选择出适合自己应用的更为经济可靠的热泵机组。 热泵定义 通过消耗少量（25-30%）高品位能量，将土壤里、地下水中或空气中的大量不可直接利用的低品位热能变成可直接利用的高品位热能的装置叫做热泵。即热泵从环境中提取热量用于供热。 根据热力学第二定律，热量从低温传到高温是不自发的，必须耗机械功，但热泵的供热量远大于消耗的机械功。例如：如果驱动热泵消耗的机械功为1kw，则供热量为3-4kw，而用电加热，仅能产生1kw的热量。热泵的供热量来自两部分：一部分是从低温热源（如地下水等）吸取的热量，一般占总供热量的70-75%；另一部分热量则由机械功转变而来，一般占总供热量的25-30%。 热泵工作原理 热泵机组是利用“卡诺”循环原理，将空气中的低品位热能转为高品位热能（我们普通家庭用的冷暖空调机就是热泵的一种）。但在寒冷的冬季，当气温低于零下7℃时，机组效率极低，无法经济运行，而低温水源热泵却不受气温的限制，即使在零下20多度的严冬照样能高效运行。这是因为它能将普通热泵机组所吸收的空气热量改为吸收地下水的热量。只要在地下钻大于20米深度的水井，随时都可以提取零上8-17℃的水（随地域不同，水温不等），这些水连续不断地按规定流量送到水源热泵机组内的蒸发器中，迫使工质（R22制冷剂）蒸发，吸收这些8-17℃地下水中的热量，使其温度降至4-7℃，再回灌到地下（取水井和回水井之间应有40米以上的间距），水在渗流过程中吸收地下土壤热量，温度又升至8-17℃，然后再被抽上使用，如此不断循环。机组吸收的热量再通过工质在冷凝器中冷凝而被释放出来，用以加热采暖系统水，最高供水温度可达60℃，正常供回水温度为55℃/45℃，相当于热电厂的低真空热水循环采暖系统的供热参数，而用于冬季空调供暖和地板采暖则是最佳温度。夏季制冷时，机组作逆向循环，利用地下水作为机组冷却水，而常规制冷机则是利用冷却塔循环冷却，其水温一般都在25-35℃，而夏季的地下水却只有9-18℃，比循环冷却水低10-20℃，大大提高了机组的工作效率，从而达到节能的效果。 热泵的种类及用途 热泵种类按驱动原理可分为三大类：有电动热泵、燃气轮机热泵和吸收式热泵。其中以电动热泵应用最为广泛。 热泵按使用方式分为：空气—空气型热泵、空气—水型热泵、空气—盐水—水型热泵、土壤—水型热泵、水—水型热泵、水—空气型热泵等多种形式。 空气型热泵即风冷热泵，它是以吸收室外空气中的低温热量进行供热的，目前，我们家庭中使用的分体冷暖空调机即是典型的空气—空气型热泵。当室外温度为5℃以上时，才能达到热泵所应有的效率，低于这个温度时效率将大大下降，而且蒸发器极易结冰，需消耗电能解冻。当室外温度低于-7℃时，热泵启动较难，且功效比接近1:1，十分不经济。因此，这一类热泵的供热工况仅适用于我国黄河以南，冬季室外气温较高的地区使用。 土壤—水型热泵即地源热泵。它是通过深埋于土壤中的盘管吸收土壤中的低温热量进行供热的。此种热泵在美国应用较多，适用于地下水贫乏地区应用，但造价昂贵，目前在我国还有待推广应用。 水—水型热泵、水—空气型热泵即水源热泵。它是以吸收江河湖泊（冬季不结冰的）水和地下水中的低温热量进行供热的。因此不受室外温度限制，可广泛应用于北方地区的集中供热、中央空调、热水供应、游泳池水加热、室内种植、养殖恒温等。 四、水源热泵的性能特点 高效、节能。供热系数可高达4.3，正常为3.5—4.0（随室外气温变化和采用的不同冷凝温度而变化）。即输入1kw电能可

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