熱泵技術(shù)課件

主要內(nèi)容1、緒論2、熱泵工質(zhì)與熱泵循環(huán)熱泵的驅(qū)動(dòng)能源及性能3、水源熱泵4、地源熱泵土壤源熱泵5、空氣源熱泵6、燃?xì)鉄岜?、熱泵系統(tǒng)節(jié)能新技術(shù)8、商業(yè)、公共建筑物、工業(yè)及家庭熱泵的應(yīng)用第一講緒論熱泵技術(shù)的必要性及研究開(kāi)發(fā)背景熱泵的概念熱泵的歷史與發(fā)展熱泵的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)熱泵的分類差別真的很大！熱泵技術(shù)的必要性提高能源利用效率已成為我國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略的基本出發(fā)點(diǎn)。

(1)

中國(guó)正處于工業(yè)化、城市化階段，在未來(lái)20年具有保持GDP年均增長(zhǎng)7％以上的潛力，這就使我國(guó)的能源供應(yīng)面臨著必須保持年均遞增力4％左右的壓力。

(2)建筑能耗占全社會(huì)總能耗的比例很大，一般在40%左右，我國(guó)也占25%以上，其中約有70%的耗能量（約占總耗能量的20%）用于采暖、通風(fēng)及空調(diào)應(yīng)用。在今后幾十年里，暖通空調(diào)的發(fā)展將會(huì)為我國(guó)能源供應(yīng)和環(huán)境保護(hù)帶來(lái)巨大壓力。

中國(guó)目前建筑能耗巨大1996年中國(guó)建筑年消耗3.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消耗總量的24％，到2001年已達(dá)到3.76億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占總量消耗的27.6％，年增長(zhǎng)比例為千分之五。從2000年到2015年是民用建筑發(fā)展鼎盛期的中后期，預(yù)測(cè)到2015年民用建筑的一半是2000年以后新建的。隨著建筑業(yè)的高速發(fā)展，建筑能耗占全社會(huì)總能耗的比例還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。環(huán)境惡化問(wèn)題CO2、甲烷等產(chǎn)生的溫室效應(yīng)；二氧化硫、氮氧化合物等酸性物質(zhì)引起的酸雨；氯氟烴類化合物引起的臭氧層破壞等環(huán)境問(wèn)題，以及空調(diào)冷熱源設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的直接或間接的環(huán)境污染問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)城市大氣污染嚴(yán)重1998年世界衛(wèi)生組織（WHO）公布的世界大氣污染最嚴(yán)重的10座城市中，中國(guó)占7席。2001年世界銀行發(fā)展報(bào)告列舉的世界污染最嚴(yán)重的20個(gè)城市中，中國(guó)占了16個(gè)；中國(guó)大氣污染造成的損失已經(jīng)占到GDP的3％～7％。近年來(lái)，伴隨著工業(yè)化、城市化、現(xiàn)代化，我國(guó)的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題十分突出。原因：目前我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中煤占70%以上（世界上只有四個(gè)國(guó)家在70%以上，即朝鮮、南非、波蘭和中國(guó)），石油及天然氣占25%，能量利用率都在30%以下。目前人們公認(rèn)，采用熱泵技術(shù)是解決暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源與環(huán)境問(wèn)題的有效措施之一。因此發(fā)展與應(yīng)用熱泵空調(diào)已成為暖通空調(diào)制冷可持續(xù)發(fā)展的基本出發(fā)點(diǎn)之一。熱泵技術(shù)研究與應(yīng)用的背景熱泵的研究是基于兩個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，即能源問(wèn)題和環(huán)境污染問(wèn)題。能源的危機(jī)和礦物能源燃燒過(guò)程產(chǎn)生的有害物對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，是對(duì)現(xiàn)代人類生存的嚴(yán)重威脅與挑戰(zhàn)。熱泵技術(shù)是開(kāi)發(fā)和強(qiáng)化高位能利用率的重要手段，是獲取可再生能源及保持生態(tài)平衡的有效途徑之一。從能源的角度觀察能源每年增長(zhǎng)率約為3%—5%，而國(guó)民經(jīng)濟(jì)每年增長(zhǎng)7%—8%。束縛了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度；需要重視能源的節(jié)約和綜合利用；能源利用率低，浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象；熱泵的節(jié)能效果是顯著的。在歐洲的氣候條件下，用燃?xì)鈾C(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮式熱泵比燃?xì)忮仩t耗能量降低50%—60%。汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)熱泵供熱系統(tǒng)燃料消耗量?jī)H是普通的熱力站燃料消耗的70%。直接燃燒驅(qū)動(dòng)的家用熱泵裝置供熱比傳統(tǒng)的燃?xì)忮仩t供熱，具有節(jié)能50%的潛力。從環(huán)境的角度觀察

熱泵的發(fā)展始終受到經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的制約，在目前的能源價(jià)格下，熱泵有時(shí)是節(jié)能不省錢(qián)的。但由于環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，使得熱泵的發(fā)展又遇到了一個(gè)良好的機(jī)遇。

許多國(guó)家都大力提倡采用熱泵技術(shù)，把熱泵作為減少CO2排放量的一種方法。一般在用戶供熱量相同的情況下，熱泵供熱（電動(dòng)）比習(xí)慣的鍋爐供熱CO2

排放量減少30%—50%。目前世界的熱泵總數(shù)不少于55×106臺(tái)，其中日本40×106臺(tái)，美國(guó)9×106臺(tái)。這些熱泵多數(shù)用于住宅的供暖和空調(diào)。熱泵的定義熱泵:把處于低溫位的熱能“泵送”至高溫位的裝置?！杜照{(diào)術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)（GB50155-92）》中的解釋是“能實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器和冷凝器功能轉(zhuǎn)換的制冷機(jī)”；《新國(guó)際制冷詞典（NewInternationalDictionaryofRefrigeration）》中的解釋是“以冷凝器放出的熱量來(lái)供熱的制冷系統(tǒng)”。熱泵的實(shí)質(zhì)熱泵是以消耗一部分高質(zhì)能（機(jī)械能，電能等）或高溫位能為代價(jià)，通過(guò)熱力循環(huán)，把熱能由低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的能量利用系統(tǒng)。熱泵與制冷機(jī)的工作原理和熱力循環(huán)相同。制冷與熱泵q2q1wT2T0兩者的目的和著眼點(diǎn)不同制冷高溫低溫q2q1wT0T1熱泵高溫低溫兩者的工作溫度范圍不同工作原理相同T0為環(huán)境溫度熱泵的壓縮機(jī)需要一定量的高位電能驅(qū)動(dòng)，其蒸發(fā)器吸收的是低位熱能，但熱泵輸出的熱量是可利用的高位熱能，在數(shù)量上是其所消耗的高位熱能和所吸收低位熱能的總和。

q2q1wT0T1熱泵高溫低溫?zé)岜幂敵龉β逝c輸入功率之比稱為熱泵性能系數(shù)，即COP值（CoefficientofPerformance）。

熱泵技術(shù)的應(yīng)用范圍住宅供暖（冷）；大型建筑物的供暖（冷）；熱泵在室內(nèi)和室外露天游泳池的應(yīng)用；余熱的回收與利用；人工冰場(chǎng)和游泳池的相結(jié)合的熱泵系統(tǒng)；干燥、除濕、濃縮、分餾。熱泵發(fā)展簡(jiǎn)史1824年，熱泵壓縮式理論

法國(guó)物理學(xué)家卡諾(S.Carnot),卡諾循環(huán)

1854年，熱泵的設(shè)想 英國(guó)湯姆森(W.Thomson)教授-熱量放大器

至20世紀(jì)20-30年代，熱泵有了較快的發(fā)展

先后出現(xiàn)了水源熱泵和家用熱泵。湯姆森熱量放大器第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，一方面影響與中斷了空調(diào)用熱泵的發(fā)展，另一方面戰(zhàn)時(shí)能源的短缺促進(jìn)了大型供熱和工藝用熱泵的發(fā)展。1952-1963年，熱泵發(fā)展形成了一個(gè)高潮。后來(lái)，使熱泵進(jìn)入10年左右的徘徊期。直至上世紀(jì)70年代中期才重新有了快速增長(zhǎng)，至1999年，熱泵年產(chǎn)量超千萬(wàn)。我國(guó)熱泵空調(diào)發(fā)展始于20世紀(jì)50年代，天津大學(xué)熱能研究所1965年上海冰箱廠研制成功我國(guó)第一臺(tái)熱泵型窗式空調(diào)器；1965年天津大學(xué)與天津冷氣機(jī)廠研制成國(guó)內(nèi)第一臺(tái)水冷式熱泵空調(diào)機(jī)；目前，熱泵技術(shù)在我國(guó)取得了很大的進(jìn)步，已經(jīng)逐步形成了完整的工業(yè)體系；作為制冷空調(diào)熱泵關(guān)鍵部件的四通換向閥，2005年我國(guó)的產(chǎn)量為4355萬(wàn)個(gè)。熱泵技術(shù)發(fā)展的展望（一）從利用的熱源層面：空氣源熱泵水源熱泵地源熱泵水環(huán)熱泵太陽(yáng)能熱泵熱泵技術(shù)發(fā)展的展望（二）變頻技術(shù)與變?nèi)莘e技術(shù)熱泵計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化技術(shù)熱泵的CFCs替代技術(shù)空氣源熱泵的除霜技術(shù)多聯(lián)式熱泵技術(shù)熱泵熱水器熱泵的分類按驅(qū)動(dòng)能源種類電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)熱驅(qū)動(dòng)熱能驅(qū)動(dòng)（吸收式熱泵、蒸汽噴射式）發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)（內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)）熱泵的分類按工作原理分類蒸汽壓縮式氣體壓縮式蒸氣噴射式吸收式熱電式化學(xué)熱泵熱泵的分類

按熱源種類分類空氣水（江河水、湖泊水、海水、地下水等）土壤太陽(yáng)廢熱（水、氣）1.2熱泵的分類

按主要用途分類住宅制熱量1-70kW商業(yè)及農(nóng)業(yè)制熱量2-120kW工業(yè)用制熱量0.1-10MW熱泵的分類按供熱溫度分類低溫?zé)岜霉釡囟?/p>