热泵新技术及应用解读.ppt

目录 第一章 导论与基础 第一章 导论与基础 §1-1 能源与环境 一、能源的开发和利用 1、能源与环境污染问题 能源的消耗急剧增加将导致环境的严 重污染，因此，一方面要充分利用能 源（提高能源利用率）以减少对环 境的污染；另一方面，要寻找无公害 的新能源。 2、能源的消耗及未来能源 说明：目前世界能源的消耗情况（图1），与未来新能源的开发。 如太阳能、核能（核裂变及核变）、 生物能、风能、潮汐能、地热能等。 3、能源利用与环境保护 说明：限制和减少化石燃料燃烧产生的CO2等温室气体的排放，是保护环境的重要措施，采用热泵技术是最有效手段之一。 二、能源的节约问题 1、能源利用率 说明：我国单位产量的能耗高以及 能源利用率低。 2、节能的重要性 强调：对环境的影响（如大气污染 对人类健康的影响及温室气体对地 球生态环境的影响。） 3、热泵节能的方法及意义 能回收和利用低位热能，充分利用大量 废弃的低温余热资源。 说明：我国国内各部门的余热资源情况 （表格）。 能提高一次能源利用率。所以，研究和 推广应用热泵技术对于节约能量、提高 经济效益以及保护环境有重要意义。 §1-2 高位能与低位能 一、能源的品位（能质） 1、高品位能（高位能） 在理论上可以完全转化为功的能量， 又称高质量能，如电能、机械能、 化学能、高位的水力和风力、高温 的物质等。 2、低品位能（低位能） 不能全部而只能部分转化为功的能 量，又称低质量能，如物质的内能、 低温的物质等。 3、高位热源 指温度较高而能直接应用的热源，如 蒸汽、热水、燃气以及燃料化学能、 生物能等。 4、低位热源 指无价值、不能直接应用的热源，如 环境空气、水、地热、太阳能、废热、 余热等。 说明：能量的质量高低表示作功的能 力大小，如高位能变为低位能，表明 能量作功能力变小，质量降低或贬值。 二、能源的合理应用 （量的守恒性和质的贬值性） 任何用能过程是能的量与质的利用 过程。 要使热能得到合理利用，必须合理 使用高位能，必须按质用能。 分析：（图1-5） 说明： 所谓的“节约能量”之说，严格而言是不十分确切的。因为仅仅节约了高位能，利用了部分低位热能，也就是说，能量是守恒的。一切能量使用到最后，都成废热传递给环境了，虽然它在数量上看是守恒的，但质量上已经越来越不中用，最后降级到无用。所以，要把能量贬值作为重要的问题来对待。 §1-3 热泵的定义 一、热泵的定义 定义： 靠高位能拖动，迫使热量从低位热源流向高位热源的装置，称为热泵（又称“温度升高器”）。 注：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源。 分析： 热泵虽然需要使用一定量的高位能，但供给的却是消耗的高位能和吸取的低位热量的总和，通常输入一份的高位能可获得3到4倍的有用热能，故热泵又称为“热量倍增器”。因此，从用能的角度看是经济合理的。 三、热泵空调系统 定义：空调系统中选用热泵时，称为热泵空调系统，或简称热泵空调。（图1-9） 特点： 用能遵循能级提升的原则 用大量的低温再生能替代高位能 冷热源合二为一，节省设备投资 比常规空调更节能、环保 §1-4 热泵的种类 一、热泵的基本框图 热泵按热源种类、驱动方式、用途、工作原理、工艺类型等分类。 说明：基本框图（图1-10） 二、热泵载热介质、低位热源和简图 说明： 表1-2 §1-5 热泵空调系统的分类 一、以热泵机组作为集中式空调系统的冷热源 空气源热泵空调系统 地源热泵空调系统 太阳能热泵系统 海水源热泵系统 污水源热泵系统 二、冷剂式热泵空调系统 分散式系统 集中式系统 说明：图1-11 §1-6 热泵工质及替代问题 一、蒸汽压缩式热泵对工质的要求 热力性质 临界温度应比冷凝温度高得多 单位容积制热量要大（离心式例外） 饱和压力应适中（pk≯25bar，po≮1bar） 绝热指数要小（特别是对于活塞式压缩机） 液体比热要小（节流损失小） 二、热泵工质的种类 说明： 暖通空调领域中应用的热泵基