课件：热源塔热泵简介.pptx

热源塔热泵简介,一种新型的可再生能源利用设备,湖南大学 成剑林,什么是热源塔热泵？ 热源塔热泵为什么能在冬季供热？ 热源塔热泵的优点有哪些？ 实际案例,热源塔热泵是一种冬季吸收室外空气中的热量来为系统提供热量、夏季将系统的热量排出到室外的组合配套设备装置。 其中最主要的组成部分为：热源塔、小温差水源热泵、除霜机。,什么是热源塔热泵？,热量的传递原理 热泵的工作机理 热源塔的结构特性 热源塔的换热机理 热源塔热泵的工作原理,热源塔热泵为什么能在冬季供热？,热量只能从高温物体传递到低温物体或者从物体的高温部分传递到低温部分。 热传递是自然界普遍存在的一种自然现象。只要物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差，就会有热传递现象发生，并且将一直继续到温度相同的时候为止。 发生热传递的唯一条件是存在温度差，与物体的状态，物体间是否接触都无关。热传递的结果是温差消失，即发生热传递的物体间或物体的不同部分达到相同的温度。 热量的传递方式有三种：热传导、热对流、热辐射。,热量的传递原理,是固体中热传递的主要方式，在不流动的液体或气体层中层层传递，在流动情况下往往与对流同时发生,热传导,Q=KFT,Q传导的热量 K导热系数 F传热面积 T两侧的温度差,K值：导热系数 W/(m。K) 铜：400 铝：327 铁：80 水：0.54 聚苯板：0.04 空气：0.024,热传导,想要保温 -尽可能地选择K值小的材料作为保温材料 想要传递热量 -尽可能选择K值大的材料作为换热器,F值：换热面积 m2 -要想将换热量提高，应该尽可能地增大换热面积。,热传导,温差 K 温差越大则换热效果越好 当温差过小时，换热效果则不明显。,热传导,流体(气体或液体)与固体表面接触，造成流体从固体表面将热带走的热传递方式。 液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环流动使温度趋于均匀的过程。 对流是液体和气体中热传递的特有方式，气体的对流现象比液体明显。对流可分自然对流和强迫对流两种。自然对流往往自然发生，是由于温度不均匀而引起的。强迫对流是由于外界的影响对流体搅拌而形成的。 加大液体或气体的流动速度，能加快对流传热。,热对流,热对流的公式为“Q=HAT”。 Q-热量，也就是热对流所带走的热量； H-热对流系数值； A-热对流的有效接触面积； T-固体表面与区域流体之间的温度差。 热对流传递中，热量传递的数量同热对流系数、有效接触面积和温度差成正比关系； 热对流系数越高、有效接触面积越大、温度差越高，所能带走的热量也就越多。,热对流,热对流系数越高、有效接触面积越大、温度差越高，所能传递的热量也就越多。,热对流,物体在加热或冷却过程中物体，温度升高或降低而不改变其原有温度、原有相态，所需吸收或放出的热量，称为称为称为称为显热。它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。 物质发生相变（物态变化），在温度不发生变化时吸收或放出的热量叫作“潜热”。物质由低能状态转变为高能状态时吸收潜热，反之则放出潜热。,显热和潜热,水从0加热到100需要420kJ/kg 水在一个大气压（0.1MPa） 100时的汽化潜热为2257.2kJ/kg,显热和潜热,Q=Gc（t1-t2） Q传递的热量 G流体的流量 C流体的比热 t1、t2流体的换热前后温度 水的比热：4.20kj/kg 空气的比热：1kj/kg,换热量与流量的关系：,在消耗一定的能量下，能将热量从低温物体转移到高温物体。 热泵由蒸发器、压缩机、膨胀阀、冷凝器组成，工质依次在四个部件中循环流动，不断改变状态，完成吸热与放热。 热泵按照热量来源分为水源热泵、地源热泵、空气源热泵等。,热泵的工作机理,热泵的工作机理,热源塔由塔体、风机、加肋换热盘管、喷淋水箱、喷淋循环泵、除霜机构成。 塔体与一般冷却塔不同，为四面进风型，增大进风量。 风机比一般冷却塔大，为变频风机，分冬夏两季不同工况使用。 换热盘管面积大、肋片间隔大，可有效防止冬季结霜。 喷淋系统可喷淋防冻液，有效防止冬季结霜。,热源塔的结构特性,热源塔热泵技术是一项通过利用室外空气中的热量，实现采暖、制冷、提供卫生热水的新技术。冬季它利用冰点低于零摄氏度的载体介质，高效提取空气中水蒸气凝结为水的过程中所放出的能量，达到制热目的;夏季由于热源塔的特殊设计，起到了高效冷却塔的作用，达到制冷的目的。冬季热源塔热泵平均能效比达到3.5以上，夏季平均能效比达到4.5以上。,热源塔的换热机理,热源塔吸收输出的低温位热源温度与环境空气温度的传热温差必须小于t=3，进入低热源热泵热源温度与蒸发器的蒸发温度传热温差也必须小于t=3，热源塔热泵蒸发器的蒸发温度与环境空气温度的传热温差小于或等于t=6时，热泵才能获得较高的供热性能系数。,热源塔的换热机理,换热效率高。 冬季不结霜。 运行成本低。 管理方便。 适用性强。,热源塔的优点,换热效率高： 换热面积可达到2000m2以上； 循环风量可达23万m3/h; 传热温差为3时可提供1000KW的热量。 整机夏天EER达到5-6之间，冬天0时的COP值达到3.5左右,热源塔的优点,2019/8/25,23,可编辑,冬季不结霜： 三种防霜形式可选择： 冷凝水分离装置，间歇喷淋高分子环保溶液降低换热器表面冰点，同时分离溶液中水分； 蓄热能融霜装置，气候温和期向蓄热池蓄热，负温度期间歇喷淋防止蒸发器结霜； 地源融霜装置，采用供热量10%的地源，负温度期间歇喷淋防止蒸发器结霜。,热源塔的优点,防冻液又称阻冻剂，是一类加入到其他液体(一般为水)中以降低其冰点、提高抗冻能力的物质。 热源塔系统可选用的抗冻剂有甲醇、乙醇、乙二醇、水溶性酰胺和氯化钙、盐水及某新型冰河冷媒等。,防冻液是什么？,运行成本低（对应于提供1000KW热量）： 风机输入功率13KW； 循环泵输入功率7.5KW； 冷凝水分离机输入功率5.5KW。,热源塔的优点,管理方便。 不需要专业知识即可对热源塔进行操作管理，停开机方便，实时融霜不需要停机。 可与太阳能热水器、太阳能集热板、地源侧埋管、水源侧管道等并联连接，方便进行切换与调整。,热源塔的优点,适用性强： 热源塔占地面积小，可灵活布置在裙楼及楼顶、空地等。 热源塔可适应-5到40与相对湿度在50%到90%的室外环境，可提供低位热源与高位冷源。,热源塔的优点,冷(热)源塔A1；热源泵A2；热泵蒸发器A3；换向阀Z1；换向阀Z2；换热器B1；负荷泵B2；热泵冷凝器B3；膨胀罐P1 P2；冷凝水分离装置C1；蓄热能融霜装置C2；地源融霜装置C3。,热源塔热泵的工作原理,1.工作环境范围广 冬季，由于充分利用了气候、气象条件阴雨连绵，潮湿阴冷，湿球温度高,能量储藏巨大的特点，热源塔提取低品位能性能相对比风冷热泵稳定.整个冬季机组的性能系数COP可在3.03.5范围内变化。,热源塔热泵系统特点,2.一机多用 取代原来水冷系统+燃油/燃气/燃煤锅炉，节省占地面积。热源塔热泵系统不仅可以夏季制冷、冬季供暖，而且机组还可以提供一年四季生活热水，特别是夏季机组可以做热回收将室内热量收集起来转移到生活热水中，相当于夏季免费制取生活热水,热源塔热泵系统特点,3.能效比高 夏季，由于热源塔是按照冬季提取显热负荷能力设计的，转化为冷却塔后有足够地换热面积可承受瞬间高峰空调余热负荷，冷却水温低，换热效率最高。机组的能效比EER可在4.24.5范围内变化,节能效果显著. 比风冷热泵机组可节能25%30%；同土壤源热泵空调相比节能效果相近。热源塔提取低品位能不受能量储藏的限制，可为宾馆酒店提供充足生活热水.,热源塔热泵系统特点,4.高效环保 由于热源塔采用了特殊结构设计，冬季载体循环提取低品位能,有效地利用湿球温度高储藏的巨大能量的特点，省去了为辅助供热时即不卫生又污染环境锅炉.夏季采用常规制冷，载体循环换热面积大能效高。还可提供生活热水,一机三用。提高了设备使用率,降低了初投资,节能环保.,热源塔热泵系统特点,5.热泵机组使用寿命持久 热泵机组冬季使用的热源,是月波动很小的湿球温度显热能，蒸发压力稳定度和蒸发温度都高于风冷热泵，使得机组比风冷热泵机组有更宽的运行范围； 热泵机组夏季使用的冷源，是汽化蒸发潜热带走空调余热，热源塔在夏季有足够的蒸发面积可承受瞬间高峰空调余热负荷，冷却水温低，效率高。全年运行与风冷热泵比较，机组能耗小，磨损轻，寿命长。,热源塔热泵系统特点,6、不受地质条件及场地限制 热源塔热泵系统适用于室外湿球温度高于-9以上长江以南地区。 1）与地源热泵比：不受地质条件的制约，占地面积小； 2）与水源热泵比：不依赖地下水、地表水等热源； 3）与风冷热泵比：主机放置在机房，噪音小，功率大。,热源塔热泵系统特点,7、初投资低、性价比高 热源塔热泵系统综合经济性能较高，用于夏季制冷时具有负压蒸发冷却水温度低的节能特点；用于冬季供暖时，采用低温宽带技术和负温度喷淋防霜溶液。 热源塔热泵在中国长江流域以南，平均气温2左右的气候下： 1）对比单冷机+燃油锅炉耗能低45%左右； 2）对比单冷机+燃气锅炉耗能低25%左右； 3）对比混合源地源热泵能高5%左右，但初投资低40%左右。,热源塔热