热泵知识考点全面总结-集美大学

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1、第三章热泵的低位热源和驱动能源1、低位热源的种类:空气源（一般为环境空气）；水源（地表水地下水海水等）；土壤源（又称地源）； 太阳能（清洁能源）；工业或民用余废热（废水或废气）要求: 1）要有足够的数量和较高的品位；2）没有任何附加费用或仅有极少的附加费用； 输送热量的载热（冷）剂的动力消耗要尽可能小；3）载热（冷）剂对金属材料应无（或尽 量小）腐蚀作用； 4）热源温度的时间特性和供热的时间特性应尽量一致； 5）热源的载热剂 应尽量洁净、无杂质；热6）源与系列化的热泵产品应匹配。热源的蓄热问题（蓄热装置可减小热泵装置的容量，使热泵能经常在高效率下运行）2、空气源热泵的优缺点:1）取之不尽、用之

2、不竭，可无偿地获取，安装使用方便；2）热泵的容量和制热性能系 数受室外空气的状态参数（如温度和相对湿度）影响大，容易造成热泵供热量与建筑 物耗热量之间的供需矛盾。3）冬季室外温度很低时，室外换热器表面容易结霜，导致 热泵制热性能系数和可靠性降低，甚至无法正常供热。4）需要较大的空气循环量（空 气的热容量较小），因此，风机的容量也相应增大，运行费用和噪音大大增加。3、水源热泵的优缺点:水的热容量大，传热性能好，换热设备结构紧凑。 水温较稳定，故热泵运行工况也较稳定可使用地表水（河水、湖水、海水），地下水（深井水、泉水、地热水等），生活废 水和工业用水（工业冷却水、生产工艺排放的废温水、污水等）,

3、来源广阔。必须靠近水源，应设有蓄水装置对水质有一定的要求（洁净度、防腐蚀等问题）地下水的优点：无论是深井水还是地热水，都是热泵良好的低位热源。地下水位于较深 的地方，随季节气温的波动很小；特别是深井水的水温常年基本不变，对热泵的运行十 分有利。（地下水超采：浅层地下水超采，深层承压水回灌）井水:1）潜水是指埋藏于地表以下，饱和水袋中第一个具有自由表面的含水层的水；2）承压水是指充满于上下两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水。深井回灌夏灌冬用:把夏季温度较高的江河水，或经热泵冷凝器使用后的冷却水、太阳能集 热器加热后的水通过深井管回灌到地下含水层中储存起来，冬季再从深井中将水抽 出作为热泵的热源

4、。冬灌夏用:把冬季温度较低的江河水，或经热泵蒸发器冷却后的深井水以及蒸发冷 却的水回灌到地下含水层中储存起来，到夏季再抽出作为空调的冷源。海水源的特殊性 1）近海域海水水温会因地、因时而异，同时海洋水温也会随着其深度 的不同而异 2）海水含盐量高 ，腐蚀性强海洋生物会造成取水构筑物、管道和设备的堵塞， 并不易清除 3）海水取水构筑物在设计时，应充分注意到潮汐和海浪的影响4）取水口应避 开泥沙可能淤积的地方，最好设在岩石海岸、海湾或防波堤内4、土壤源热泵的优缺点：全年地温波动小，冬季土壤温度比空气温度高，热泵的制热性能系数较高。 埋地盘管（埋在地下的换热器）不需要除霜。 在采暖季节，当室外气温最

5、低时（此时采暖需热量最大）。土壤的温度并不是最低， 所以，热泵的供热能力也不会降到最低。 埋地盘管冬季从土壤中取出的热量，在夏季可通过热传导由地面补充。因此，土壤同时也起了蓄能的作用。 土壤的导热系数小，工质与土壤之间的热交换强度小，需要增大换热面积，金属耗 量大。 土壤对埋地盘管有腐蚀作用，应进行防腐蚀处理。 在运转过程中因采热而引起地温发生变化，地温变化又造成土壤源热泵蒸发温度的 变化，使运行工况不稳定。盘管与土壤之间间隙对热泵性能的影响： 土壤源热泵在运行时，首先在埋地管周围出现冻土层现象。由于湿土壤冻结而膨胀， 使得盘管与周围土壤接触的更紧密，传热系数增大。 土壤源热泵停止运行后，土壤

6、冻结部分又开始融化，而移位的土壤不能回复原处， 使盘管与周围土壤之间产生空隙，于是传热系数又大大降低。 防止产生空隙的主要方法：在埋地管周围填细沙；采用柔性盘管，使它随周围 十壤一起移动而与十壤有紧密的结合：创造人工湿十壤，并使它冻结。5、太阳能热泵的优缺点: 太阳能是地球上一切能源的主要来源，是取之不尽、无公害、环保和洁净的能源。太阳辐射热具有很大的不稳定性。因此，要利用太阳能，必须要解决太阳能的间歇 性和不可靠性问题。集热器是太阳能供热、制冷中最重要的组成部分，其性能与成本对整个系统起决定 性作用。高、中温平板集热器口聚光型集热器价格昂贵，是直接利用太阳能供热的 极大障碍。热泵装置可采用结

7、构简单的低温平板集热器其集热器效率较高，且成本较低，常 与建筑物做成一体，是利用太阳能的较好的方案。 热泵上可不设除霜装置。太阳能热泵的蓄热说明：为了解决太阳能利用的间歇性和不可靠性问题，太阳能热泵系统应设蓄热装置。 （卵石床蓄热）设置：可分别装在热泵低温侧和高温侧两边，也可只装在低温侧。强调:太阳能热泵虽然在经济性方面存在问题较大，但是从能源的现状和未来新能源 开发的趋势看，它作为热泵热源的发展前景是广阔的。太阳能集热装置优点： 1）可以采用结构简单的低温平板集热器2）作为热泵热源的低温 平板集热器效率较高（温度越高效率越低）3）集热器成本低4）可以将集热器与蒸发器 组合在一起。6、驱动能源

8、:电动机驱动；燃料发动机驱动（柴油机、汽油机、燃气机和燃气轮机等）外 燃机驱动（斯特林发动机、锅炉等） 说明：压缩式热泵的驱动能源主要是电能，其次是液体燃料（如汽油、柴油）和煤气等。能源利用系数（E）：定义：供热量与消耗的初级能源之比说明： 电能、液体燃料、气体燃料虽然同是能源，但其价值不同，电能通常 是由其他初级能源转变而来，在转变过程中必然有损失。因此，对于有同样制热 性能系数的热泵，若采用的驱动能源不同，则其节能意义及经济性均不同。电动机驱动：缺点：电动机作为热泵驱动装置的主要缺点是一次能源利用率低 燃料发动机驱动：分类根据热机工作原理：分为内燃机和燃气轮机根据机器结构形 式：分为往复式

9、和透平式（回转式）燃气轮机驱动需要装设回热设备（如余热锅炉等）电动压缩式热泵与燃气压缩式热泵技术经济比较： 用燃气发动机比用电动机具有技术优势，当热泵额定功率较大时，还具有经济优势； 柴油机驱动的热泵，比其他燃料发动机的热泵效率高、寿命长、可靠性好； 天然气和液化石油气的价格比汽油便宜，比电价也便宜，故用燃气发动机驱动， 节能又经济。7、热泵系统中的蓄热蓄热的意义：原因：由于有些热泵低温热源的温度和能量是变化的（如空气源的温度 太阳能的辐射强度辜）,所以，热泵的制热量将随之而变，同时需热量也不均衡因此，供需 之间总存在不一致的矛盾。设置：解决该问题比较节能的方法是在系统内设置蓄热器,当热 泵制

10、热量供过于求时，将多余的热量储存起来，反之，供不应求时把热量释放出来使用。蓄热的优点：（肖峰平谷） 蓄热器储存低峰负荷时的热能，并提供给高峰负荷时使用。使热泵装置在高效下运 行，既提高热泵装置的利用率，又减少设备的能量消耗。 由于设备容量减小，减小了设备费和基建投资。 电动热泵中蓄热还有调节电负荷的作用，可平衡电量的高峰及低峰负荷，实现削峰 平谷。 弥补低位热源的不可靠性和间歇性。蓄热材料：水是一种良好的单相蓄热材料蓄热器：用于储存低温热源能量的热容器，主要有岩石蓄热器蓄热水槽等。第四章空气源热泵空调系统1、 空气源热泵机组 包括空气空气热泵机组（热泵型房间空调器）和空气/水热泵机组地位热源/

11、供热介质2、空气源热泵机组的运行特性 当供水温度一定时：热泵的制热量随着环境温度的升高而增加：其制冷量随着环 境温度的升高而减小。但其功率通常情况下，都是随着环境温度的升高而增大。 当环境温度一定时：热泵的制热量随着供水温度的升高而减少：其制冷量随着供 水温度的升高而增加，但其功率均随着供水温度的升高而增大。3、空气源热泵的结霜与融霜结霜对换热器的影响：1）少量结霜会使换热器表面变粗糙，可能在某一时间内改善换热器的性能，但影响 较小2）大量结霜将使换热器的传热热阻增大，同时，空气通过换热器的阻力也增大，导致通过蒸发器的风量减少，二者的结果均使热泵的性能降低。延缓结霜的技术：1）增加一个辅助的室

12、外换热器2）在室内换热器中设置一个电加热 器 3）改进系统，采用蓄能热气除霜系统。 4）对换热器表面进行特殊处理5）适当增大室外 换热器通过空气的流量，减少空气的温降，可减少结霜的危险。除霜方式：1）空气除霜，一般要求室外空气温度高于23C时才可使用。2）电热除霜 （电热管布置）3）热气除霜（蓄能热气除霜新系统:可实现系统制热、制热兼蓄热、余热 蓄能、释能除霜、快速恢复制舞多工况之间的转化）。4）水力除霜4、 平衡点温度定义：机组所提供的实际供热量曲线与建筑物热负荷曲线的交点0称为 空气源热泵的平衡点，此时，机组所提供的热量与建筑物所需热负荷恰好相等，该点所 对应的室外温度称为平衡点温度。（平

13、衡点温度对于空气空气热泵的运行经济性影响很大，如何合理选择平衡点温度十分 重要，是一个技术经济性比较问题。平衡点温度低，要求配备的热泵容量就大，甚至可不设辅助加热器，但经济上不一定合理。）供热季节性能系数 HSPF定义式:HSPF =（整个供热季节采暖房间的耗热量）/（整个供热季节消耗的总能量）计算式:HSPF =（供热季节热泵供给的总热量+供热季节辅助加热量）/供热季节热泵消 耗的总耗能量+供热季节辅助加热的耗能量+曲轴箱加热总耗能量）分析: HSPF与热泵的容量有关，热泵容量小，则辅助电加热就增加，显然HSPF会减少: 但是热泵容量太大，不仅设备费用增加，而且设备经常在部分负荷时工作，效率

14、较低，同样 会使HSPF减少最佳平衡点：1、最佳能量平衡点:以电锅炉为辅助热源，在该平衡点温度下所选取的热 泵机组HSPF最大。由最大HSPF确定最佳能量平衡点温度（Tb）。2、最小能耗平衡点:以燃煤（油、气）锅炉为辅助热源，该平衡点温度作 为热泵机组和辅助热源的开停转换点，可使整个运行季节的PER达到最大。由约束条件J热 =E ，确定最小能耗平衡点温度。泵 锅炉3、最佳经济平衡点:即如果按此平衡点来选择机组和辅助热源，能够使整 个供热系统（热泵+辅助热源）的初投资和运行费最少。影响最佳经济平衡点的因素有气候 特性、负荷特性、能源价格、主机设备价格等，其中气候特性和能源价格是最主要因素。辅助加

15、热与能量调节： 辅助加热加热方式：主要有电加热、燃料加热和蓄热器加热（用非峰值电力来储 存的热量）。 能量调节 调节方式:有级能量调节（往复式压缩机等）:无级能量调节（螺 杆式压缩机等）。多台压缩机可采用台数调节法；阶梯法（即每台压缩机按各自的上、下限调定值开停， 此法简单，但控制精度差。）第五章水源热泵空调系统1、水源热泵机组有水/空气和水/水两种水源热泵机组定义：又称水源热泵。它是指以水为热源（或热汇）的、可以进行制冷制热的一种整 体式热泵机组。它在制热时以水为热源，而在制冷时以水为热汇。水/水热泵机组：与冷水机组的不同之处：水/水热泵的功能为一机两用，或一机三 用；水/水热泵的制热工况与制冷工况相差较大；小型水/水热泵机组中通过四通换向 阀，实现制热工况与制冷工况的转换。2、地下水源热泵空调系统组成：浅层地能采集系统、水源热泵机组（水/水热泵或水/空气热泵）、室内采 暖空调系统、控制系统。热源井（抽水井和回灌井的总称，主要有管井、大口井、辐射井等） 勘测井：当地下水系统（分为间接供水系统和直接供水系统）供给的建筑面积小于3000m2 时可设置。EER:指热泵机组的制冷量与电机输入功率之比。COP:指热泵机组的制热量与电机输出功率之比。