热泵分类及技术.ppt

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1、热泵技术,热泵概述,定义:按新国际制冷辞典的定义:热泵就是以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统.从热力学或工作原理上说,热泵就是制冷机,它们的区别是:两者的目的不同(制热制冷)两者的工作温度区别有所不同(热泵将环境温度作为低温热源、制冷机将环境温度作为高温热,热泵的分类,按工作原理分（蒸汽压缩式、气体压缩式、蒸气喷射式、吸收式、热电式、化学热泵）按热源分（空气、地表水、地下水、城市自来水、土壤、太阳能、废热）按用途分（住宅用、商业及农业用、工业用）按供热温度分（低温热泵100）按驱动方式分(电动机驱动、热驱动）按热源与供热介质的组合方式分（空气-空气热泵、空气-水热泵、水-水热泵、水-空气热泵、

2、土壤-空气热泵、土壤-水热泵）按热泵功能分（单纯制热、交替制冷与制热、同时制冷与制热）按压缩机类型分（往复活塞式、涡旋式、滚动转子式、螺杆式、离心式）按热泵机组的安装形式分（单元式、分体式、现场安装式）按热量提升分（初级热泵、次级热泵、第三级热泵）,热泵型式,目前用于空调可以 制冷与制暖的最为普通的几种型式为:空气-空气热泵(最普通的热泵型式、住宅与商用)空气-水源热泵(常见为热泵型冷水机组、室内侧为水，室外侧为空气）水-空气热泵（热源为水，室外侧为水，室内侧为空气）,热泵的势力经济性指标,热泵通常被作为一种节能装置，其性能系数用COP来表示，它指其收益（制热量）与代价（所耗机械功或热能）的比

3、值。1、压缩式热泵：用h表示,为制热量Qh与输入功率W的比值h=Qh/W=(Q0+W)/W=1+12、吸收式热泵：用表示，为制热量Qh与输入热能Qg的比值=Qh/Qg,热泵热源与驱动能源,热泵热源是指可利用的自然低位能源（空气、地表水、地下水等）以及生活和生产中的排热热源（从建筑物内部回收的热量，废水中余热量等）热泵的驱动运行是需要能量的，这种能源来自于石化燃料。,热泵型空调机组,1、热泵型房间式空调器适用于室外气温在00C以上的地区，制冷或制热量小于7000W，当窗式空调器新内门打开时，热量要降低10%左右。2、商用大型分体热机组制冷或制热量在7100KW，电源为380V50HZ立柜式、天花

4、板嵌入式或悬吊式、屋顶式,3、多联系统热泵空调机组一拖二或一拖三,VRV系统（变制冷剂流量系统）,以前，几十万KW以上的空调系统一般采用中央空调，上世纪初日本大金公司成功研制VRV系统，向中央空调发起挑战。其特点：高效的容量控制（每个房间独立控制、变频技术加电子膨胀阀）节约能源，精确的室温控制，适应室外温度变动范围大；制冷剂配管长度延长VRV系统最长配管为100M，最大高低落差可达50M，但过长会导致液体回流造成液击，回油困难（气油分离器）运转成本低,空气热泵,空气随时随地可以利用,其装置和使用比较方便,对换热设备无害,是目前热泵装置的主要热源.空气在各种不同温度下都能提供任意数量的热量.因空

5、气比热小、则室外侧需风量大、蒸发温度与进风温度差100C左右、热泵体积大；缺点:随空气温度的降低,蒸发温度下降,热泵温差增大,热泵的效率降低.(-150C-200C)随环境空气温度的变化,热泵的供热量往往与建筑物的供热负荷相矛盾.空气有一定湿度,蒸发器表面结霜,地源热泵系统,分三种不同形式:以地下水体为冷热源以地表水体为冷热源以土壤源为冷热源,水源热泵工作原理,取水井,回灌井,提取井水的低品位热利用电能聚变为高品位热能节约能量，环保无污染,不使用冷水塔，不消耗冷却水，节省占地面积,3.1 水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采

6、用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。,水源热泵技术的概念和工作原理,水源热泵机组工作的原理,水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。闭式系统是指

7、在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或海水换热来实现能量转移。（其中埋于土壤中的系统又称土壤源热泵，埋于海水中的系统又称海水源热泵）。开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过换热器直接排放的系统。,水源热泵工作原理,温 暖,冷,温暖,温暖,冷,冬季水源热泵机组把地能中的热量提取出来，提高温度后，供给室内采暖,热,热,冷,冷,热,热,热,冷,夏季把室内的热量提取出来，释放到地能中去,水源热泵工作原理,末端设备,末端设备,冷凝器,蒸发器,膨胀水箱,循环泵,制冷剂液体,膨胀阀,压缩机,制冷剂气体,地表,潜水泵,水处理设备,t=4550,t=5055,t

8、=1018,t=68,水源中央空调主机系统,用户（末端）系统,水源水系统,基本原理,冬季供热示意图,末端设备,末端设备,蒸发器,冷凝器,膨胀水箱,循环泵,制冷剂液体,膨胀阀,压缩机,制冷剂气体,地表,潜水泵,水处理设备,t=12,t=7,t=1018,t=1834,水源中央空调主机系统,用户（末端）系统,水源水系统,基本原理,夏天供冷示意图,直接利用地下水源水,条件 有足够的地下水量，水质较好，水温满足要求有开采手段，当地规定允许优点地下水温度恒定，一般为10-16，机组的运行工况比较稳定初投资较低，同时降低运行费用,直接利用地下水源水,采用板式热交换器地下水质较差避免管路阻塞和腐蚀发生回灌合

9、理利用地下水资源地下水应通过回灌井将水重新回灌到土壤中的含水层控制回灌水质，避免水资源的浪费或污染,水源热泵工作原理,以地能（地下水、地表水）为主要能源电能为辅助能源利用制冷剂作为载体将源源不断的低位热源开发利用实现低品位热能向高位热能转移,水源热泵工作原理,取水井,回灌井,提取井水的低品位热利用电能聚变为高品位热能节约能量，环保无污染,不使用冷水塔，不消耗冷却水，节省占地面积,优势,与锅炉（电、燃料）和空气源热泵的供热系统相比，水源热泵具明显的优势。锅炉供热只能将90%98%的电能或7090%的燃料内能转化为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二

10、分之一以上的能量；由于水源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为1025，其制冷、制热系数可达3.54.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的5060。,湖水换热器系统水盘管系统,水源热泵系统的能量来源于自然能源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”。,空调水系统流程图,空调季节螺杆机将室内的热量吸收到冷却水中，水水式水源热泵吸收冷却水的热量加热生活热水；冬季当空调系统不运行时，水水式水源热泵吸收湖水热量加热生活热水。,采用地表水,利用江河湖海等地表水资源，通过敷设水中的换热装置进行热量交换。湖的大小和深度是尤为关键的，需要通过精密计算，以

11、确定湖水能满足建筑物的制冷和制热需求。可利用大型商用公用建筑所营造的大型人工水体作为换热体。,水源热泵适用范围,水源充沛，四季分明，温度适中的地区凡是水量，水温，水质能够满足水源中央空调主机制热（或制冷）需要的任何水源，都可作为水源中央空调系统的水源 工业余热深水湖泊地下水,水源热泵应用局限,水资源缺乏，水质差的地区冬季严寒或四季炎热的地区,水源水类型,水源热泵主机对水源水水质要求,水源水质问题,水源系统地下水的处理,WELL,DISCHARGE,Overpressure valve,P2,P3,电子水处理器,过滤器,旋流除沙器,水源水温度,减少水源水量，提高水温差,1、设中间换热装置 2、设

12、中间混水箱（池）3、设系统混水器,水源水温22度,有冻的问题,1、严禁使用 2、换其他水源水3、设电辅助加热器（其他加热装置）,水源水温8度,水源水进蒸发器,制热,导致压机排气温度过高,1、严禁使用 2、设置冷却塔3、换其他水源水,水源水温45度,减少水源水量，提高水温差,1、设中间换热装 2、设中间混水箱（池）3、设系统混水器,水源水温20度,水源水进冷凝器,制冷,备注,一般性对策,水源水温,水源水走向,工况,水源水量问题,水源热泵与普通中央空调比较,初投资机组初投资比冷水机组增加20%左右增加打井费用无冷却水塔和冷却水系统无锅炉和锅炉房运行费用夏季制冷：节约费用20%冬季制热时，运行费用相

13、当于电锅炉、燃汽、燃油的30%左右,水源热泵的特点,、属可再生能源利用技术水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。,、高效节能水源热泵机组可利用

14、的水体温度冬季为12-22，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18-35，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。据美国环保署EPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户3040的供热制冷空调的运行费用。、运行稳定可靠水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。,、环境效益显著水源热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能

15、源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的水源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比，相当于减少30以上，与电供暖相比，相当于减少70以上。水源热泵技术采用的制冷剂，可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共质。水源热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。,、一机多用，应用范围广水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有着

16、明显的优点。不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。、自动运行水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长可达到15年以上。,不足,）可利用的水源条件限制水源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。目前的水源热泵利用方式中，闭式系统一般成本较高。而开式系统，能否寻找到合适的水源就成为

17、使用水源热泵的限制条件。对开式系统，水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。,）水层的地理结构的限制对于从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构，确保可以在经济条件下打井找到合适的水源，同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件，保证用后尾水的回灌可以实现。）投资的经济性由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响，水源的基本条件的不同；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。虽然总体来说，水源热泵的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比，在不同地区不同需求的条件下，水源热泵的投资经济性会有所不同。,水源热泵机组应用（地下埋管）,竖直埋路没有足够的土地

18、面积9层以下建筑物的大中型项目造价较高，需机械钻孔,地下埋管,垂直环路和水平环路均为从土壤中吸取或放出热量间距必须保证一定的水平间距，尽量减少各埋管单元之间温度的相互影响竖埋管的间距与埋管深度、回路形式、管径有关水平埋管应设在冰冻深度以下,地源热泵系统的组成、工作原理与特点,地源热泵系统主要由地源热泵机组、土壤型换热器、膨胀水箱、循环水泵、室内风管、水管等组成（见图）。地源热泵机组有水水和水空气两种型式。地源热泵机组与空气源热泵不同的就是主机无需放在室外。地源热泵机组可吊装于卫生间吊顶内、储藏室或室内其他隐蔽处。,地源热泵系统的组成、工作原理与特点,土壤型换热器是一个由高密度塑料管组成的闭式

19、环路。循环介质为水或加有防冻液的水溶 液。系统夏季运行时，通过地下换热管中介质的循环流动，将地源热泵机组冷凝器放出的热量散发给土壤。冬季运行时埋在地下换热管中的介质从土壤中吸收热量并将它传递给地源热泵机组的蒸发器。由于在地表两米以下的土壤基本上不受大气环境温度的影响，而常年保持恒定温度。冬季远高于冬季大气环境温度。夏季又远低于夏季大气环境温度。因此地源热泵克服空气源热泵的技术障碍。空调效果不受大气环境温度影响，运行稳定可靠，并且效率大大提高，更重要的是不会对周围环境产生热与噪声等污染。,立埋管系统 横埋管系统,螺旋埋管系统 水池浸埋管系统,地下埋管换热器的四种埋管形式,地源热泵地埋管系统图,地

20、源热泵系统的优越性,1.低维护-地源热泵系统的运动部件要比常规系统少，因而减少了维护，并且更加可靠。由于系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，延长了寿命。2.安全-地源热泵系统在运行中没有燃烧，因此不可能产生二氧化碳、一氧化碳之类的废气集结在家中或商业建筑内。也不存在丙烷气体，因而也不会有发生爆炸的危险。3.运行费低-地源热泵系统的效率比燃烧矿物燃料、燃油、天然气和丙烷的设备都高。它只用一点电，运行费用较低。4.舒适-由于地源热泵系统的供冷、供热更为平稳，降低了停、开机的频率和空气过热和过冷的峰值。这种系统更容易适应供冷、供热负荷的分区。5.可靠-如果安装适当，系统将可使用25年以上。

21、住宅地源热泵系统一般仅有一台电动风机、一台小型循环水泵、一台压缩机，如有需要可增设一台生活热水器的循环水泵。设备简单，运行可靠。6.易于改建-建筑物中现有的供热、供冷风管通常可直接连接到地源热泵系统上。环路系统可安装在诸如房屋前、后园地中。7.改善环境-比较典型的，是将地源热泵系统安装在车库或其他室内场所，使设备不暴露在恶劣的气候中，并使其运行安静，甚至使用户感觉不出设备正在运行。通常，是将地源热泵连接到传统的风管系统向各房间供冷或供热。地源热泵系统所需的制冷剂量要比普通的供热、供冷系统少。由于地源热泵机组安装在室内，在室外见不到风管、有噪声的空调机以及宠大的丙烷罐。,地源热泵中央空调地下埋管

22、式换热器系统设计,1、土壤性换热器的换热量,kW（1）,kW（2）,其中Q1夏季向土壤排放的热量，kW Q1夏季设计总冷负荷，kW Q2冬季从土壤吸收的热量，kW Q2冬季设计总热负荷，kW COP1设计工况下水源热泵机组的制冷系数 COP2设计工况下水源热泵机组的供热系数,因为夏季向土壤中排放的热量大于冬季从土壤中吸取的热量。所以以夏季向土壤排放的热量进行计算。,2、竖井埋管管长,制冷工况:管换热器长度的工程设计计算公式为,其中 1、Qc为夏季向土壤中排放的热量（W）2、流体至管道内壁的对流换热热阻,3、U形埋管的管壁热阻,4、钻孔封井材料的热阻,5、地层热阻，即从孔壁到无穷远处的热阻,2、

23、竖井埋管管长,6、制冷运行份额Fc一个制冷季中热泵的运行小时数/（一个制冷季天数24）7、地下热换热器中循环液的设计平均温度通常可选为tmax=378、每年土壤的最高温度 由N个平行钻孔（U型管）组成集群的地热换热器的地层热阻短期连续脉冲负荷引起的附加热阻,3、确定竖井数目及间距,竖井深度多数采用50100m，我们根据上海地区的地质资料现场条件，进行精确计算认为该地区竖井打50米较为合理。根据下式计算竖井数目:其中N竖井总数，个 L竖井埋管总长，m H竖井深度，m 分母“2”是考虑到竖井内埋管管长约等于竖井深度的2倍。,4、管材的选取,一般来讲，一旦将换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换

24、，这就要求保证埋入地下管材的化学性质稳定并且耐腐蚀。根据地源热泵施工规范要求选择了SDR11高聚乙烯PE管。额定承压能力为1.25MPa。,5、确定管径,在实际工程中确定管径必须满足两个要求：（1）管道要大到足够保持最小输送功率；（2）管道要小到足够使管道内保持紊流（流体的雷诺数Re达到3,000以上）以保证流体与管道内壁之间的传热。上述两个要求相互矛盾，需要综合考虑。一般并联环路用小管径，集管用大管径，地下热交换器埋管常用管径有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管内流速控制在1.22m/s以下,对更大管径的管道，管内流速控制在2.44m/s以下或一般把各管段压力损失控制在4m

25、H2O/100m当量长度以下。该项目竖埋管采用HDPE管为d32x3.0 mm，横管为d50 x4.6 mm。,6、校核管材承压能力,管路最大压力应小于管材的承压能力。若不计竖井灌浆引起的静压抵消，管路所需承受的最大压力等于大气压力、重力作用静压和水泵扬程一半的总和，即：其中p管路最大压力，Pa p0建筑物所在的当地大气压，Pa 地下埋管中流体密度，kg/m3 g当地重力加速度，m/s2 h地下埋管最低点与闭式循环系统最高点的高度差，m ph水泵扬程，Pa,7、地埋管部分压力损失计算方法,1)确定流量G（m3/h），公称直径和流体特性。2)根据公称直径，确定管子的内径dj（m）。3)计算管子的

26、断面面积A（m2）：4)计算流速V（m/s）：5)计算管子的雷诺数（Re），Re应该大于3000以确保紊流：6)计算单位管长的摩擦阻力损失Pd（Pa/m）Pd=0.1580.750.25dj1.25V1.75PY=PdL式中：PY：计算管段的沿程阻力损失，Pa；L：计算管段的长度，m。7)计算管段的局部阻力损失Pj（Pa）Pj=PdLj式中Lj：计算管段中局部阻力的当量长度，m。8）计算管段的总阻力损失PZ（Pa）PZ=PY+Pj,第四节 制冷剂替代,一、问题的提出 氯氟烃（CFCs）有优良的物理化学和热力性能，被广泛使用。早在1974年美国加利福尼亚大学的两位教授指出：氟氯碳化合物扩散至地球

27、同温层时，被太阳的紫外线照射而分解、放出氯原子，与同温层中臭氧进行连锁反应，使臭氧层出现“空洞”破坏。CFCl2 紫外线 CF2Cl+ClCl+O3 ClO+O2Cl+O Cl+O2,R12对大气臭氧层有严重破坏作用，并产生温室效应，因此它已受到限用与禁用。但它目前仍是国内应用较广的中温制冷剂之一，2010年1月1日起将在我国完全停止生产和消费,南极臭氧空洞的变化,2000年臭氧空洞的形状,2002年臭氧空洞变形了,循环反应产生的氯原子不断地与臭氧分子作用，使一个氯氟烃分子，可以破坏成千上万个臭氧分子，使臭氧层出现“空洞”，这一现象已被英国南极考察队和卫星观测所证实。据UNEP（联合国环境规划

28、署）提供的资料，臭氧每减少1,紫外线辐射量约增加2。臭氧层的破坏将导致：危及人类健康，可使皮肤癌、白内障的发病率增加，破坏人体免疫系统；危及植物及海洋生物，使农作物减产，不利于海洋生物的生长与繁殖；产生附加温室效应，从而加剧全球气候转暖过程；加速聚合物（如塑料等）的老化。因此保护臭氧层已成为当前一项全球性的紧迫任务。,二，环境影响指标,考察物质对臭氧层的危害程度用臭氧衰减指数ODP 表示；物质造成温室效应危害的程度用温室 指数 GWP表示。R11的 ODP和 值规定为1，即以R11为基准，其它物质的 ODP和 GWP是相对于R11 的比较值。下表给出一些氟里昂制冷剂的 和 值。,ODP表示考察

29、物质对臭氧层的危害程度的臭氧衰减指数GWP表示；物质造成温室效应危害的程度用温室 指数。,CCl4(R10),CH4(R50),CF4(R14),二、替代方向,1、以新的人工纯质制冷剂替代寻找不含氯元素的CFCS氟里昂物质，且热力性质与CFCS十分接近，以美、日为代表的发达国家已经大批量地生产和应用R134A替代R12.我国也确定了以R134A为替代方案之一。采用R134a时，润滑油以聚烷撑二醇（PAG）类油与多元醇脂类油（POE）；干燥剂为XH-7或XH-9型的分子筛；合成橡胶不易使用；对钢、铜、铁、铝等金属材料无化学反应，对锌有化学反应；低温制冷量略有下降。,2、以混合制冷剂替代,发挥混合

30、物“优势互补、取长补短”的作用，目前的思路是：几种HFCS制冷剂组成的混合工质，如R407C、R410A等替代R22.小型空调以R410A,大型空调以R407C 采用R407CR32(23%):R125(25%):R134a(52%)时，是非共沸工质，充注采用液相，以保持成分不变，充液量适当减少；润滑油用POE类；干燥剂用XH-7或XH-9型的分子筛；,R410A R32(50%):R125(50%)和R410B(45%:55%),R410A看似为非共沸工质，但从温度滑移（0.040C）看，认为是共沸工质。工作压力高于R22，高出约50%的冷凝压力，制冷系统需重新设计与改进。R410B的温度滑

31、移0.020C,性能与R410A相似。R417(R125/R134a/R600)环保制冷剂,3、以自然物质替代因人造物质多少对环境的影响。以丹麦、德国等国主张以自然物质作为替代物，如水、CO2、NH3、碳氢化合物:丙烷（R290）、丁烷（R600）、异丁烷（R600a）。国内很多冰箱厂家已用R600a作为冰箱制冷剂，国外用丙烷（R290）、丁烷（R600）、异丁烷（R600a）的混合物作为汽车空调制冷剂，其热力性能与R12接近，如（R290：R600=48：52）。4、替代工质应用问题重新设计、制造、更换工艺流程、材料更换维修设备、检测工具、仪表、润滑油;更新使用人员的知识与技能，注意设备运行

32、参数的差异。,WPS热泵机组特点,环境保护机组供热时不需要锅炉系统，避免了排烟污染机组制冷时省去冷却塔，避免冷却塔噪声及霉菌滋生应用广泛可利用地下水、地表水、土壤、工业废水等余热排水充分利用储存于地下的可再生的能源,实际设计工况水源水流量的确定,制冷地下水温度，建筑物的冷负荷温差、冷量水流量(冷却水)制热地下水温度，建筑物的热负荷温差、热量水流量(冷冻水)提取最大可利用温差(10),WPS水源热泵机组选型依据,空调区域所需的冷热负荷的大小地下水的出水温度和流量（冬天夏天）客户所要求的冷热水出水温度,WPS水源热泵机组选型注意事项,机组的额定制冷制热是在标准工况下测定的，非标工况下参数会有所变化

33、，须对参数进行修正。通常按空调冷负荷确定机组型号，对于热负荷高的地区要校核采暖热负荷。,WPS机组应用范围,制热热水最高出水温度55。水源水温度 10-18，保证水源水出水温度4制冷水源水温度 18-26，保证水源水出水温度26,2023/3/4,机组控制特点,触摸式操作控制屏，人机界面友好PLC电脑控制系统PID比例积分调节 大中文触摸屏显示 BAS联网及多机联控 实现远程监控及通信功能压缩机超前-滞后平衡功能,主要用户,风冷热泵的系统与工作原理,系统组成工质流程:制冷循环制热循环,水源热泵,水源热泵分为地表水(河川水、湖水、海水）和地下水（深井水、泉水、地下热水等）、也可以是生活废水、工业

34、废水。它是最早使用的热泵之一.欧洲第一台较大的热泵装置是19381939年间,在瑞士苏黎世市政大厅投入运行的,是以河水作为热源,水源热泵,水的比热容大,传热性能好,所以使换热设备较为紧凑,水温也较稳定,使得热泵运行性能良好.缺点:必须靠近水源,有一定的蓄水装置,对水质有一定的要求,输送管路和换热器选择必先经水质分析,才能防止可能出现的腐蚀.,土壤热泵,土壤热源其优点是温度稳定，不用风机或水泵采热，无噪声、无需除霜缺点：土壤传热性能欠佳，需要较多铁传热面积，导致占地面积较大此外，还有太阳能热；排热热泵（建筑物内部热源、生活废水与工业废水、垃圾热量）,土壤源热系统(闭路系统),土壤源热泵以大地作为

35、热源，热泵的换热器埋于地下，与大地进行冷热交换。土壤源热泵系统主机通常采用水一水或热泵机组或水一气热泵机组。根据地下热交换器的布置形式，主要分为垂直埤管、水平埋管和蛇行埋管三类。,(闭路系统)垂直埋管,垂直埋管换热器通常采用的是U型方式,按其埋管深度可分为浅层(100m)三种。埋管深，地下岩土温度比较稳定，钻孔占地面积较少，但相应会带来钻孔、钻孔设备的经费和高承压埋管的造价提高。垂直埋管换热器热泵系统优势在于：(1)占地面积小；(2)土壤的温度和热特性变化小；(3)需要的管材最少，泵耗能低：(4)能效比很高。而劣势主要在于：由于相应的施工设备和施工人员的缺乏，造价偏高,水平埋管,水平埋管换热器

36、有单管和多管两种形式。其中单管水平换热器占地面积最大,虽然多管水平埋管换热器占地面积有所减少,但管长应相应增加来补偿相邻管间的热干扰。水平埋管换热器热泵系统由于施工设备广泛使用而且施工人员易找,又加上许多家庭有足够大的施工场地,因此造价就可以减下来。除需要较大场地外,水平埋管换热器系统的劣势还在于：运行性能上不稳定(由于浅层大地的温度和热特性随着季节、降雨以及埋深而变化)；泵耗能较高；系统效率降低。,蛇行埋管换热器比较适用于场地有限又较经济的情况下。虽然挖掘量只有单管水平埋管换热器20一30，但是用管量会明显增加。这种方式优缺点类似于水平埋管换热器，所以有的文献将其归入水平埋管换热器。,蛇行埋

37、管,地下水热泵系,在土壤源热泵得到发展以前，欧美国家最常用的地源热泵系统是地下水热泵系统。目前在民用中已经很少使用，主要应用在商业建筑中。最常用的系统形式是采用水一水式板式换热器，一侧走地下水，一侧走热泵机组冷却水。早期的地下水系统采用的是单井系统，即将地下水经过板式换热器后直接排放。这样做，一则浪费地下水资源，二则容易造成地层塌陷，引起地质灾害。,地下水热泵系,双井系统,一个井抽水,一个井回灌。地下水热泵系统的优势是造价要比土壤源热泵系统低,另外水井很紧凑,不占什么场地,技术也相对比较成熟.其劣势就在于：1.有些地方法规禁止抽取或回灌地下水：2.可供的地下水有限：3.如水质不好或打井不合格要

38、注意水处理；4.如泵选择过大、控制不良或水井与建筑偏远，泵耗能就会过大。,地表水热泵系统,地表水热泵系统主要有开路和闭路系统。在寒冷地区，开路系统并不适用，只能采用闭路系统。总的来说，地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能低、维修率低以及运行费用少等优点。,地表水热泵系统,在公共用的河中，管道或水中的其他设备容易受到损害,如果湖泊过小或过浅,其温度会随着室外气候发生较大的变化,就会产生效率降低,制冷或供冷能力降低的后果,土壤源热泵与普通中央空调的比较,土壤源热泵作为地源热泵今后发展的主要方向，其与普通中央空调方式作以下五方面的比较,1)主机设置,对于普通中央空调系统，若设置风冷热泵机组进行冷热

39、空调，则风冷热泵主机的设置必须要与外界通风良好，要么设置于屋顶，要么设置于地面，这对别墅空调受限就更严重，对于公共建筑，热泵主机也就局限设置在屋顶。因此，普通中央空调的热泵主机的设置受到极大的限制。而土壤源热泵主机的设置就非常灵活，可以设置在建筑物的任何位置，而不受考虑位置设置的限制。若设置冷水机组+锅炉进行冷热空调，冷却塔和锅炉的位置就更受限制。因此，就主机的设置而言，地源热泵系统的主机设置是非常灵活的。,2)运行效率,对于普通中央空调系统，不管是采用风冷热泵机组还是采用冷却塔的冷水机组，无一例外的要受外界天气条似：的限制，即空调区越需要供冷或供热时，主机的供冷量或供热量就越不足，即运行效率

40、下降，这在夏热冬冷地区的使用就受到了影响。而土壤源热泵机组与外界的换热是通过大地，而大地的温度很稳定，不受外界空气的变化而影响运行效率，因此，土壤源热泵的运行效率是最高的。,3)控制系统,在北方地区，风冷热泵在冬季使用时，有冲霜问题，对于热泵的冲霜，需要专门的控制设施，即在冲霜过程中，主机要进行逆向循环，室内空调系统的室温控制就要受到限制，而土壤源热泵系统就根本不存在这些问题。,4)环境保护,从土壤源热泵的整个运行原理来看，土壤源热泵系统实际是真正意义的绿色环保空调，不管是冬季还是夏季的运行，都不会对建筑外大气环境造成不良影响。而普通中央空调系统，将废热气或水蒸气排向室外环境，无一例外的都对环境造成了极大的污染。,5)运行费用,土壤源热泵系统的运行费比风冷热泵的运行费节约3040，这主要在运行效率上得以体现。达到相同的制冷制热效率，土壤源热泵主机的输入功率较小，即为业主提供了较低运行费的空调系统，在全年时间使用空调的场所，这种效果尤为明显。,