热泵概述热泵概述 主讲：周振起主讲：周振起自然界中有大量的低品位热能。如果加以利用，可以缓解当前人类面临的能源短缺的危机。热泵就是一种利用自然界中低品位热能的装置。人类在利用热能的时候有两个条件，数量和温度。所以热泵有两个基本任务：1.收集自然界中的低品位热能；2.将其转换为高品位热能供人类利用。热力学第二定律指出，热量无法自发的从低温环境转移到高温环境，如果想实现这种逆向传递，必须给予补偿，由此我们知道，热泵工作是需要消耗能量的。热泵的含义热泵的含义3热泵的定义与内涵热泵： 是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。 顾名思义，热泵也就是像泵那样，可以把不能直接利用的低位热能(如空气、土壤、水中所含的热能、工业废热等)转换为可以利用的高位热能，从而达到节约部分高位能（如煤、燃气、油、电能等）的目的。 热泵的定义热泵的定义4 热泵可设想如右图所示的节能装置，由动力机和工作机组成热泵机组。利用高位能来推动动力机（如汽轮机、燃气机、燃油机、电机等），然后在由动力机来驱动工作机（如制冷机、喷射器）运转，工作机像泵一样，把低位的热能升为高位热能，向用户供热。低位能环境温度高于环境温度的热源高位能动力机工作机热泵的定义热泵的定义 热泵的低位热泵的低位热热源与高位热源源与高位热源热泵系统必须同时具备低温（或低位）热源和高温（或高位）热源。低温热源：被热泵吸收热量的热源；高温热源：接受热泵提供热量的热源。热泵的低位热源，是指那些不能直接利用的热源。如储存在空气、水、大地中的热能；生产过程的排弃物（水、汽或气）中的热能；生活中所排出的废热，如排水或排气中的废热等。项目自 然 资 源排 热 热 源空气井水河水海水土壤太阳能建筑物内热量排水生产废热温度/-15356150300300121080103510421060气候影响大小较大小小较大较小小小热源适用性良好良好良好良好一般良好良好一般良好适用规模小-大小-大 小-大大小-大小-中中-大中小-大低位热源的特点：品位较低，数量大；自然低位热源是再生能源的一部分；分布广泛。常常见热泵热源的比源的比较 热泵的低位热源热泵的低位热源 热泵的驱动能源热泵的驱动能源根据热力学第二定律，热泵使热量从低温热源到高温热源是需要驱动装置带动工作机来完成的，因此热泵需要一定的驱动能源来驱动。热泵的驱动能源是指热泵驱动装置所消耗的高位能源。热泵常用的驱动能源有一次能源（煤、石油、天燃气等）和二次能源（电能、城市燃气等）。目前最常用的热泵还是由电能驱动的“电驱动热泵”，和利用石油、天然气等的燃烧热以及蒸汽或热水来驱动的“热驱动热泵” 。热泵的用途热泵的用途制热：为生活、采暖提供热水；制冷：为工艺、空调提供冷水；通风：为工艺、空调提供通风；装置的用途装置的用途制热制热制冷制冷鱼类加工厂鱼类加工厂清洗用温水清洗用温水制冷制冷肉类加工厂肉类加工厂清洗用温水清洗用温水冷却和制冷冷却和制冷农舍农舍清洗机器和清洁用温清洗机器和清洁用温水水牛奶冷却、空调用冷牛奶冷却、空调用冷乳品厂乳品厂清洗用温水清洗用温水牛奶冷却、储存室冷牛奶冷却、储存室冷却却屠宰场屠宰场清洗用温水清洗用温水冷藏库及速冻间冷藏库及速冻间溜冰场溜冰场采暖、游泳池采暖、游泳池冰场制冷冰场制冷大型冷库大型冷库供热、出售热量供热、出售热量冷藏间冷藏间啤酒厂啤酒厂温水温水啤酒窖及麦芽汁冷却啤酒窖及麦芽汁冷却工业能源中心工业能源中心温水和热水温水和热水冷盐水、冰、冰水冷盐水、冰、冰水热泵的用途热泵的用途同时供热供冷的热泵同时供热供冷的热泵10装置用途装置用途用热用热废热来源废热来源洗衣房洗衣房热水热水废水废水旅馆、医院旅馆、医院温水温水废水废水印染和其他纺织工业印染和其他纺织工业热水、热碱水热水、热碱水废水废水造纸和其他加工工业造纸和其他加工工业热水、干燥过程热水、干燥过程排气、废水排气、废水麦芽作坊麦芽作坊干燥室干燥室蒸气蒸气农用空调装置农用空调装置采暖、热水采暖、热水马棚、孵化室等马棚、孵化室等香蕉催熟装置香蕉催熟装置催熟间催熟间冷藏室冷藏室干燥装置干燥装置干燥空气干燥空气排气、排出的空气去湿排气、排出的空气去湿废热利用热泵热泵的用途热泵的用途 热泵的分类热泵的分类热泵的特点热泵的特点空气源热泵特点：空气源热泵特点：1 1、节能，有利于能源的综合利用；、节能，有利于能源的综合利用；2 2、有利于环境保护；、有利于环境保护；3 3、冷、热及通风三项功能结合，设备利用率高，节省、冷、热及通风三项功能结合，设备利用率高，节省投资；投资；4 4、 采用电驱动，调控方便，可实现无人坚守运行；采用电驱动，调控方便，可实现无人坚守运行；5 5、 设备占用场地面积小，无条件限制。设备占用场地面积小，无条件限制。热泵的特点热泵的特点水源热泵特点：水源热泵特点：1、高效节能、高效节能 水源热泵机组利用的水体温度（冬季为10以上），比环境空气温度高，夏季水体温度（为30 以 下），水体温度比环境空气温度低，机组能效比提高。使用水源热泵，可以节约30%的供热制冷空调运行费用。2、运行稳定可靠、运行稳定可靠 水源热泵供、回水的温度一年四季相对稳定，波动的范围远小于空气的变动。夏季水体作为空调的冷源，冬季作为空调的热源，水体温度较恒定，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。3、一机多用，应用范围广、一机多用，应用范围广 水源热泵系统可供暖、制冷、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，水源热泵有着明显的优点。有的建筑物内，特别在过渡季节，部分区域需要供冷，部分区域需要供热，水源热泵可以同时供冷和供热，可以实现建筑内冷热量的转移和平衡，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。 热泵的特点热泵的特点地源热泵特点地源热泵特点1、地源热泵技术属可再生能源利用技术地源热泵是利用了地球表面浅层地下热资源作为冷热源，进行能量转换。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。地热能已成为清洁的可再生能源的一种形式。 2、地源热泵属经济有效的节能技术地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源。 3、地源热泵环境效益显著，闭式地源热泵系统可实现零污染物排放。 4、地源热泵一机多用，应用范围广，地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，可实现一机多用。热泵的工作原理热泵的工作原理压缩式压缩式热泵的工作原理热泵的工作原理热泵的工作原理热泵的工作原理 压缩式热泵的工作原理压缩式热泵的工作原理u压缩式热泵一般有压缩机、冷凝器、节流阀及蒸发器组成。压缩机压缩机 ：起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用，是热泵（制冷）系统的心脏。蒸发器蒸发器 ：是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的。冷凝器：冷凝器： 是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的。节流阀：节流阀： 对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。吸收式热泵的工作原理吸收式热泵的工作原理1-发生器生器2-冷凝器冷凝器3-节流流阀4-蒸蒸发器器5-吸收器吸收器6-溶液溶液阀7-溶液溶液泵吸收式吸收式热泵系系统流程流程图 吸收式热泵的工作原理吸收式热泵的工作原理u吸收吸收式热泵式热泵由由发生器、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、发生器、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、吸收器等组成。吸收器等组成。u工作原理：与压缩式热泵相比，吸收式热泵是用一工作原理：与压缩式热泵相比，吸收式热泵是用一个溶液循环代替了压缩机，即吸收式热泵的工质进行个溶液循环代替了压缩机，即吸收式热泵的工质进行了两个循环了两个循环制冷剂循环制冷剂循环和和溶液循环溶液循环。u制冷剂循环制冷剂循环：由发生器出来的制冷剂高压蒸汽在冷由发生器出来的制冷剂高压蒸汽在冷凝器中冷凝放热形成高压饱和液体，再经膨胀阀节流凝器中冷凝放热形成高压饱和液体，再经膨胀阀节流到蒸发压力进入蒸发器中，在蒸发器中吸热气化成低到蒸发压力进入蒸发器中，在蒸发器中吸热气化成低压制冷剂蒸汽。压制冷剂蒸汽。吸收式热泵的工作原理吸收式热泵的工作原理u溶液循环溶液循环:从发生器来的溶液在吸收器中吸收从发生器来的溶液在吸收器中吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，这一吸收过程为发热来自蒸发器的冷剂蒸汽，这一吸收过程为发热过程，为使吸收过程能够持续有效进行，需要过程，为使吸收过程能够持续有效进行，需要不断从吸收器中取走热量，吸收器中的溶液再不断从吸收器中取走热量，吸收器中的溶液再用溶液泵加压送入发生器，在发生器中，利用用溶液泵加压送入发生器，在发生器中，利用外热源对溶液加热，使之沸腾，产生的制冷剂外热源对溶液加热，使之沸腾，产生的制冷剂蒸汽进入冷凝器冷凝，溶液返回吸收器再次吸蒸汽进入冷凝器冷凝，溶液返回吸收器再次吸收低压制冷剂，从而实现低压制冷剂蒸汽转变收低压制冷剂，从而实现低压制冷剂蒸汽转变为高压蒸汽的压缩升压过程。为高压蒸汽的压缩升压过程。吸收式热泵的工作原理吸收式热泵的工作原理两种吸收式两种吸收式热泵的特点的特点对比比类型型回收余回收余热温温度度供供热形式形式供供热温度温度驱动能源能源COP第一第一类吸收式吸收式热泵1550低温低温热水、水、低低压蒸汽蒸汽60100热水或热水或100以以上蒸汽上蒸汽蒸汽、燃料蒸汽、燃料1.52.5第二第二类吸收式吸收式热泵60100高高温温热水、水、低低压蒸汽蒸汽90150热水或蒸热水或蒸汽汽60以上余以上余热热0.40.6 利用空气作冷热源的热泵，称之为空气源热泵。 空气源热泵有着悠久的历史，而且其安装和使用都很方便，应用较广泛。但由于地区空气温度的差别，在我国典型应用范围是长江以南地区。在北方地区，冬季平均气温低于零摄氏度，空气源热泵不仅运行条件恶劣，稳定性差，而且因为存在结霜问题，效率低下。 空气源热泵技术空气源热泵技术优点：冬夏共用，设备利用率高，不需另设锅炉房。节水节能。由于不用冷却塔，节水。由于空气源热泵的能效比达到3左右，因而与电供暖相比，只消耗1/3的电能。结构紧凑，省去冷却塔、冷却水系统，节省投资与空间，避免军团菌的危害和冷却水处理的麻烦。安装在室外，不占机房面积，节省土建投资，模块组装，多机头，易于分区运行与控制。 空气源热泵技术空气源热泵技术 缺点： 噪声大，影响周围建筑。 对冬季室外相对湿度较高的地区，盘管结霜较频繁，除霜间隔时间热泵停止供热，影响供暖效果，冬季供暖不易保证。 主机可靠性不如冷水机组，过去在冬季运行时经常有烧机现象。 初投资与寿命不如冷水机组。由于装在室外，日晒雨淋易于损坏，特别是江苏下雨天有1/3为酸雨，腐蚀严重，影响使用寿命。空气源空气源热泵技技术释放热量释放热量100KW100KW消耗电能消耗电能23KW23KW释放冷量释放冷量21KW21KW空气源热泵工作原理空气源热泵工作原理空气源热泵工作原理空气源空气源热泵运行工作原理是按照逆卡运行工作原理是按照逆卡诺循循环进行，低温冷行，低温冷媒通媒通过节流装置减流装置减压进入蒸入蒸发器，在蒸器，在蒸发器中吸收周器中吸收周围空空气的气的热量量转化成常温冷媒，再化成常温冷媒，再进入入压缩机机压缩升温成升温成为9595 以上的高温气体冷媒（即以上的高温气体冷媒（即为高温位能），然后高温位能），然后进入冷入冷凝器，在冷凝器内冷媒冷凝放凝器，在冷凝器内冷媒冷凝放热，加，加热冷水，放冷水，放热后的冷后的冷媒媒进入入储液罐，液罐，经节流装置流装置节流后流后变为低温低低温低压状状态，再，再次次进入蒸入蒸发器。器。冷媒在蒸冷媒在蒸发器、器、压缩机、冷凝器、机、冷凝器、节流装置四大部件之流装置四大部件之间不断循不断循环运行，从而不断地将从空气中吸取的运行，从而不断地将从空气中吸取的热量量传递给需要加需要加热的冷水，直至水箱中的冷水达到的冷水，直至水箱中的冷水达到设定温度。定温度。 水源热泵1 1、水源热泵的概念、水源热泵的概念 水源热泵是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊水源热泵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，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高用热泵原理，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。位热能转移的一种技术。 地球表面浅层水源如深度在地球表面浅层水源如深度在10001000米以内的地下水、地表的河米以内的地下水、地表的河流、湖泊和海洋中的水吸收了太阳进入地球的辐射能量，并流、湖泊和海洋中的水吸收了太阳进入地球的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。且水源的温度一般都十分稳定。 水源热泵机组就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，水源热泵机组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，由空气或水作为载质提升温度后送到建筑水源中提取能量，由空气或水作为载质提升温度后送到建筑物中。物中。 通常水源热泵消耗通常水源热泵消耗1 1kWkW的能量，用户可以得到的能量，用户可以得到4 4kWkW以上的热以上的热量或冷量。量或冷量。水源热泵工作原理图水源热泵工作原理图水源热泵系统 水源热泵系统的组成水源热泵系统的组成 用户（室内末端等）系统用户（室内末端等）系统 由用户侧水管系统，循环水泵，水过滤器，静电水处理仪，由用户侧水管系统，循环水泵，水过滤器，静电水处理仪，各种末端空气处理设备，膨胀定压设备及相关阀门配件组成。各种末端空气处理设备，膨胀定压设备及相关阀门配件组成。 水源中央空调主机系统水源中央空调主机系统 由压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，各种制冷管道配件由压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。和电器控制系统等组成。 水源水系统水源水系统 由水源取水装置，取水泵，水处理设备，输水管网和阀门由水源取水装置，取水泵，水处理设备，输水管网和阀门配件等组成。配件等组成。 控制系统控制系统 制冷工况可通过阀门切换来实现，即使水源水进冷凝器，蒸制冷工况可通过阀门切换来实现，即使水源水进冷凝器，蒸发器的冷冻循环水接用户系统（反之则为制热工况）发器的冷冻循环水接用户系统（反之则为制热工况） 。3 3、水源热泵的特点、水源热泵的特点属可再生能源利用技术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，收集了地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了4747的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500500倍还多（地下倍还多（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。清洁的可再生能源的一种技术。水源水源热泵技技术高效节能高效节能水源热泵机组可利用的水体温度冬季为水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-2212-22，水体，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，温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也高。而夏季水体为能效比也高。而夏季水体为18-3518-35，水体温度比环境，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。据美国环保署好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。据美国环保署EPAEPA估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户约用户30304040的供热制冷空调的运行费用。的供热制冷空调的运行费用。运行稳定可靠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。除霜等难点问题。水源水源热泵技技术环境效益显著水源热泵使用的电能是一种清洁能源，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，与空气源热泵相比减少30以上，与电供暖相比减少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。水源水源热泵技技术一机多用，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。 自动运行自动运行水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计成简单的系统，部件少，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。 当然，象任何事物一样，水源热泵也不是十全十美的，其应用也会受到制约。 可利用的水源条件限制 水层的地理结构的限制 投资的经济性水源水源热泵技技术4、国内外水源热泵的发展及特点 欧洲第一台热泵机组是在1938年制造的。它以河水为热源，向市政厅供热，输出的热水温度可达60。在冬季采用热泵作为采暖，在夏季用来制冷。1973年能源危机的推动，使热泵的发展形成了一个高潮。目前，欧洲的热泵理论与技术均已高度发达，这种“一举两得”并且环保的设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用 。 我国最早在50年代，就曾在上海、天津等地尝试夏取冬灌的方式抽取地下水制冷，天津大学热能研究所吕灿仁教授最早开展了我国的热泵研究，1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。 目前，国内的清华大学、天津大学、重庆建筑大学、上海交大、天津商学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究。国内许多大型建筑的中央空调也指定选用水源热泵产品。水环路热泵系统水环路热泵系统水环路热泵系统(WLHP)(WLHP)作为水源热泵系统最基本作为水源热泵系统最基本的一种形式，是目前国内外实际应用较多的一种的一种形式，是目前国内外实际应用较多的一种系统形式。系统形式。水环路热泵系统其主要特点是采用闭式环路循环冷却水系统来连接全部的水源热泵机组，从而构成一个中央空调系统。（1）通常采用锅炉作为加热装置 在国外多采用电热锅炉作为加热装置，亦可采用燃煤、燃油或燃气锅炉。（2）闭环路系统通常多采用冷却塔方式来排热该系统相当于分散机组形式将一大型集中式冷水机组分散到各分区的末端装置水源热泵机组。循环冷却水要经过每台热泵机组。（3）可独立控制，便于计量和收费： 可实现分户用电独立控制，供热空调耗能用电负荷在用户位置计量与收费。对于用户合理使用空调系统，节约空调系统的能耗，有利于公平、公正、公开地摊派空调运行管理费用。水环路热泵系统（4）水环路热泵系统通过循环冷却水作为热源在整个环路中循环经过各个分区的末端热泵装置，将需要供冷分区内机组释放给环路水的热量带走，供给需要供热分区内机组热量，而不需同时开启冷热源就能达到节能的效果。（5）该系统的循环冷却水系统的水温,通常全年维持在1532。在这种温度范围运行有如下优点:a.可避免由于水温过低而产生管壁结露现象，故管道不需采用保温层；b.可避免水温过高，减少了系统循环冷却水的膨胀量；c.由于循环冷却水温度适中，还可与消防喷淋系统相结合，可大大降低系统的设备初投资。水环路热泵系统（6）应用灵活：作为分散式的系统，水环热泵系统对于各种新建或改造工程都更为方便。新建大楼可先安装连接水源热泵机组的主管及支管，热泵机组则可按实际需要逐步分层或分间的安装。对改造工程则可省去新建制冷机房的麻烦。（7）运行维修简便：系统设备简单不需进行复杂地调试工作，安装方便，启动调整容易。机组备用性好，个别机组损坏不会影响到整个系统的空调效果水环路热泵系统水环路热泵系统的运行工况（1）供冷工况：环路中的大部分或全部的热泵机组处在供冷模式下运行。热泵从被调节环境空气中吸取热量释放给环路循环水，使得循环水水温保持不断升高的趋势，冷却塔则满载运行向室外排走过剩的热量，以维持环路水温不高于32，通常环路水温接近于32。（2）过渡季节：在现代化的办公建筑中由于照明、人员、或者是现代化的电器设备大量使用如电脑、复印机而引起的较大的内区负荷，或者建筑的南面朝阳保温较好使得外围护结构引起的热损失小于日照得热负荷而需要间断供冷，北面朝向仍需供热。或是过渡季时，系统存在同时的冷热负荷需要分区供冷或供热，环路中部分水源热泵以供冷模式运行，部分热泵以供热模式运行。当环路水温大于设定的最高的温度时，冷却塔则间歇启动运行。当环路水温小于设定的最低温度时，加热装置则间歇启动运行。环路的水温在1532之间。水环路热泵系统（3）理想的平衡状况：系统理想的运行状况是当供冷分区向循环环路所排放的热量与供热分区从循环环路所吸收的热量相当，即不需要开启冷却塔也不需要开启辅助加热装置，依靠循环环路将热量在内区与周边区转换而达到热平衡。（4）供热工况运行：环路中的大部分或全部热泵机组均在供热模式下运行。热泵从环路循环水中吸取热量释放给被调节的环境空气，维持一定的室温，而环路循环水温呈不断下降的趋势，加热装置则满载运行向环路加热，以维持环路水温不低于15。 地源热泵诞生于地源热泵诞生于2020世纪世纪8080年代中期。年代中期。 据美国据美国1010年来的统计资料，地源热泵的运行费用年来的统计资料，地源热泵的运行费用（采暖）（采暖）比耗电空调节约比耗电空调节约22%22%25%25%，比燃油、燃，比燃油、燃煤锅炉运行费用节约煤锅炉运行费用节约40%40%60%60%。 系统平均寿命预计系统平均寿命预计15151818年，开式循环系统年，开式循环系统3030年，闭式循环系统寿命预计年，闭式循环系统寿命预计5050年。年。地地 源源热泵技技术 地地源源热热泵泵技技术术是是一一项项值值得得大大面面积积推推广广的的建建筑筑供供能能技技术术。地地源源热热泵泵是是一一种种利利用用浅浅层层和和深深层层的的大大地地能能量量，包包括括土土壤壤、地地下下水水、地地表表水水等等天天然然能能源源作作为为冬冬季季热热源源和和夏夏季季冷冷源源，然然后后再再由由热热泵泵机机组组向向建建筑筑物物供供冷冷供供热热的的系系统统，是是一一种种利利用用可可再再生生能能源源的的既既可可供供暖暖又又可可制制冷冷的的新新型型中中央央空空调系统。调系统。 抽抽取取地地下下水水水水源源热热泵泵，但但由由于于技技术术限限制制，全全部部回回灌灌不不易易做做到到，监监督督实实施施也也比比较较困困难难，而而且容易造成地下水污染。且容易造成地下水污染。 地源热泵系统简介地地 源源热泵技技术 在在国国外外目目前前大大面面积积推推广广使使用用的的是是埋埋管管式式地地源源热热泵泵技技术术，是是充充分分利利用用浅浅层层地地热热的的最最佳佳技技术术途径。途径。 目目前前埋埋管管式式地地源源热热泵泵在在欧欧美美国国家家已已得得到到普普遍遍应应用用，已已被被充充分分证证明明是是成成熟熟可可行行的的技技术术，在在我我国国，建建设设部部和和一一些些省省市市的的建建筑筑节节能能政政策策中中明明确提出要推广使用地源热泵确提出要推广使用地源热泵。（欧欧美美普普遍遍使使用用的的是是在在别别墅墅中中，在在冬冬天天取取暖暖、夏天空调的地区）夏天空调的地区） 地源热泵系统简介地源热泵系统简介地地 源源热泵技技术地源热泵工艺系统图地源热泵工艺系统图地源热泵工作原理地源热泵工作原理地源热泵工作原理地源热泵工艺系统图地源热泵工艺系统图水平式埋管水平式埋管垂直式埋管垂直式埋管地地 源源热泵技技术地源热泵技术地源热泵技术地源热泵技术地源热泵技术地源热泵技术地源热泵技术埋地式换热器的传热强化、土壤源热泵系统仿真及最佳匹配参数的研究还不够深入,无法为设计提供最简洁的方法；土壤源热泵自身存在的缺点：地埋换热器受土壤性质影响较大；连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动；土壤导热系数小，使地埋换热器的面积较大等；关于埋地盘管的数学模型和土壤热场特点的理论研究还不够深入，仍处于试验阶段；由于它涉及钻探工程，使施工困难，系统投资比较大。因此在热泵技术开发应用中，应通过热泵的批量生产和技术改进来降低成本，使热泵技术的优越性更加突出；我国有关地源热泵的现成技术资料不多，缺少这方面的设计、生产、安装和维护人员，而且生产相关设备的厂家少，需加强相关技术人才的培养； 影响地源热泵应用的主要原因 地地 源源热泵技技术需向世界上热泵技术比较发达的国家学习，但应注意：由于我国气候条件不同，因此不能照搬外国的技术成果，而应注意吸收国外正反经验，合理布局，稳步发展，在条件相对成熟的地区多进行试验和总结；地下情况远比地上的复杂，需要进行详细的勘察。提供正确可靠供工程设计参考的技术数据；使用地源热泵系统，要优化，扬长避短；开发成熟的可供工程设计参考的设计计算方法；现有的设计只有专业公司会做，一般设计人员基本不会，严重制约了该技术的推广；现有的产品规格、品种还不够齐全，影响使用；地下换热器的安装、施工技术还没有普及，一般的施工队伍无法保证质量。 地地 源源热泵技技术地源热泵技术地源热泵技术各种热源实际可利用热值各种热源实际可利用热值: :（即单位量能源产热量的实际可利用值）即单位量能源产热量的实际可利用值）名称名称 热值热值热效率热效率实际可利用热值实际可利用热值 电热水器电热水器 3600kJ/3600kJ/度度95% 95% 3240kJ/3240kJ/度度 燃柴油锅炉燃柴油锅炉 43000kJ/43000kJ/80% 80% 34400kJ/34400kJ/燃气锅炉燃气锅炉 35580kJ/M335580kJ/M390% 90% 32000kJ/M332000kJ/M3太阳能热水器（加电辅）太阳能热水器（加电辅） 综合补充系数为综合补充系数为1.411.41热泵热泵机组机组夏季夏季 3600kJ/3600kJ/度度420% 420% 15120kJ/15120kJ/度度 过度季过度季3600kJ/3600kJ/度度370% 370% 13320kJ/13320kJ/度度 冬季冬季3600kJ/3600kJ/度度250% 250% 9000kJ/9000kJ/度度 热泵与其它空调方式比较热泵与其它空调方式比较不同设备制取每吨热水成本不同设备制取每吨热水成本名称名称 能耗量能耗量 能源单价能源单价 热水成本热水成本平均成平均成本本电加热水电加热水夏季夏季146510kJ3240kJ/146510kJ3240kJ/度度 =45.22=45.22度度 0.50.5元元/ /度度22.61 (22.61 (元元) ) 27.7927.79元元 吨水吨水过度季过度季188370kJ3240kJ/188370kJ3240kJ/度度 =58.14=58.14度度 29.07 (29.07 (元元) ) 冬季冬季209300kJ3240kJ/209300kJ3240kJ/度度 =64.60=64.60度度 32.30 (32.30 (元元) ) 燃油加热水燃油加热水夏季夏季146510kJ34400kJ/146510kJ34400kJ/ =4.26 =4.26 6.00 6.00 元元/ /25.56 (25.56 (元元) ) 31.3931.39元元 吨水吨水过度季过度季188370kJ34400kJ/188370kJ34400kJ/ =5.47 =5.47 32.82 (32.82 (元元) ) 冬季冬季209300kJ34400kJ/209300kJ34400kJ/ =6.08 =6.08 36.48 (36.48 (元元) ) 燃气加热水燃气加热水夏季夏季146510kJ32000kJ/M3 =4.58M3146510kJ32000kJ/M3 =4.58M32.05 /M32.05 /M39.39(9.39(元元) )11.5411.54元元 吨水吨水过度季过度季188370kJ32000kJ/M3 =5.89M3188370kJ32000kJ/M3 =5.89M312.07(12.07(元元) )冬季冬季209300kJ32000kJ/M3 =6.54M3209300kJ32000kJ/M3 =6.54M313.41(13.41(元元) )太阳能热水器（加电辅）太阳能热水器（加电辅）146510kJ324032146510kJ3240321.41=20.41.41=20.4度度0.50.5元元/ /度度10.20(10.20(元元) )10.2010.20元元 吨水吨水热泵机组热泵机组夏季夏季146510kJ15120kJ/146510kJ15120kJ/度度 =9.69=9.69度度0.50.5元元/ /度度4.85 (4.85 (元元) )7.537.53元元 吨水吨水过度季过度季188370kJ 13320kJ/188370kJ 13320kJ/度度 =14.14=14.14度度 7.07 (7.07 (元元) )冬季冬季209300kJ 9000kJ/209300kJ 9000kJ/度度 =23.26=23.26度度11.63 (11.63 (元元) )不同设备制取每吨热水成本对比不同设备制取每吨热水成本对比27.79元 吨水电加热水电加热水燃油加热水燃油加热水31.39元 吨水11.54元 吨水10.20元 吨水7.53元 吨水空气源热泵机组空气源热泵机组太阳能热水器（加电辅）太阳能热水器（加电辅）燃气加热水燃气加热水热泵产品的价格热泵产品的价格每输出功率每输出功率100KW100KW的设备投资额度为：的设备投资额度为：空气源热泵：空气源热泵：1010万元左右；万元左右；水源热泵：水源热泵：3030万元左右（其中万元左右（其中3030为水源引水工程）；为水源引水工程）；地源热泵：地源热泵：5050万元左右（其中地下埋管工程占一半）万元左右（其中地下埋管工程占一半） 。1 1、各种热泵性能对比、各种热泵性能对比对比项目对比项目空气源热泵空气源热泵水源热泵水源热泵地源热泵地源热泵产品单机输出功率产品单机输出功率 制制 热：热：6-240KW6-240KW；同时制冷：同时制冷：2-40KW2-40KW；制制 热：热：6-3700KW6-3700KW；制制 冷：冷：2-4000KW2-4000KW；制制 热：热：6-2000KW6-2000KW；制制 冷：冷：2-1600KW2-1600KW；设备能效比设备能效比COPCOP值值综合为综合为4.04.0综合为综合为5.55.5综合为综合为4.54.5设备机房要求设备机房要求无机房要求，防护等级无机房要求，防护等级满足露天设置要求满足露天设置要求100KW100KW以下的不需要机以下的不需要机房，房， 100KW100KW以上的需要以上的需要机房机房100KW100KW以下的不需要机房，以下的不需要机房， 100KW100KW以上的需要以上的需要机房机房每小时加热每小时加热1 1吨水能力吨水能力的主机平均占地面积的主机平均占地面积1.72 1.72 100KW100KW以下的：以下的：1.81.8100KW100KW以上的：以上的：3.0 3.0 100KW100KW以下的：以下的：1.81.8100KW100KW以上的：以上的：3.0 3.0 设备投资额输出功设备投资额输出功率率100KW100KW10.010.0万元万元30.030.0万元（其中万元（其中3030为为水源引水工程）水源引水工程）50.050.0万元（其中地下、万元（其中地下、地上工程各占一半）地上工程各占一半）自动化运行程度自动化运行程度全自动控制，无需值守全自动控制，无需值守全自动控制，无需值守全自动控制，无需值守全自动控制，无需值守全自动控制，无需值守每每100KW100KW能量的能量的运行成本运行成本 11 11元元1313元元1515元元 工程上怎样选择热泵工程上怎样选择热泵2 2、选择热泵的主要思路、选择热泵的主要思路生活热水工程及小型的1万平方米以下的供热采暖工程项目，加热设备可采用空气源热泵；在水源500米范围的建筑采暖、空调工程项目，加热供冷设备可采用水源热泵；酒店、写字楼、学校、医院（无蒸汽要求的工程项目），加热供冷设备可采用热泵；建筑物附近具有废旧井下水资源的建筑采暖、空调工程项目，加热供冷设备可采用水源热泵；地质和水文地质条件、岩石层热物理性质直接影响地源热泵应用效果。为此，京国土热2008531号规定：“规模为10000平方米以上（含）的项目，需提交地源热泵项目浅层地温地质条件勘查评价报告，并取得专家论证的意见”。3 3、设备选择的要点、设备选择的要点1 1、生产企业具有与专业高等院校联合研发的合作关系；、生产企业具有与专业高等院校联合研发的合作关系；2 2、生产企业具有完善的产品试验、检测手段；、生产企业具有完善的产品试验、检测手段；3 3、主要的产品设备部件有一定量的储备量；、主要的产品设备部件有一定量的储备量；4 4、有一定数量的产品销售业绩（重点是使用三年以上，同类、有一定数量的产品销售业绩（重点是使用三年以上，同类产品的业绩）；产品的业绩）；5 5、企业有强大的技术力量和隶属企业自己的安装施工队伍；、企业有强大的技术力量和隶属企业自己的安装施工队伍；6 6、机组主要部件应选择进口或同类产品最好的合资企业的产、机组主要部件应选择进口或同类产品最好的合资企业的产品（尤其是四大主要部件和电气控制系统）；品（尤其是四大主要部件和电气控制系统）；o7 7、有较强水平的售后技术服务能力。、有较强水平的售后技术服务能力。o8 8、具备系统智能化控制，根据设定工质的温度自动、具备系统智能化控制，根据设定工质的温度自动启停循环水泵，降低机组耗电。启停循环水泵，降低机组耗电。o9 9、具备数码精准控制节流技术，取代热力膨胀阀及、具备数码精准控制节流技术，取代热力膨胀阀及数码控制蓄能化霜，有效保证机组高效运行（尤其是数码控制蓄能化霜，有效保证机组高效运行（尤其是北方地区）。北方地区）。