现代热泵空调技术.pdfVIP

制冷与低温工程研究所制冷与低温工程研究所制冷与低温工程研究所制冷与低温工程研究所制冷与低温工程研究所制冷与低温工程研究所 现代热泵空调技术现代热泵空调技术现代热泵空调技术现代热泵空调技术现代热泵空调技术现代热泵空调技术 谷波谷波谷谷谷谷波波波波 热泵热泵热泵热泵( (Heat PumpHeat Pump) )的定义的定义的定义的定义： 以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统 从工作原理来说，热泵就是制冷机，从工作原理来说，热泵就是制冷机，从工作原理来说，热泵就是制冷机，从工作原理来说，热泵就是制冷机， 不同之处在于：不同之处在于：不同之处在于：不同之处在于： 两者的目的不同两者的目的不同两者的目的不同两者的目的不同 两者的温区不同两者的温区不同两者的温区不同两者的温区不同 第一章第一章第一章第一章 概述概述概述概述 19271927年，英国苏格兰安装了第年，英国苏格兰安装了第年，英国苏格兰安装了第年，英国苏格兰安装了第 一台家用热泵，工质是氨，用一台家用热泵，工质是氨，用一台家用热泵，工质是氨，用一台家用热泵，工质是氨，用 于采暖和加热水于采暖和加热水于采暖和加热水于采暖和加热水 一、热泵及其历史发展一、热泵及其历史发展一、热泵及其历史发展一、热泵及其历史发展 19311931年，美国加州的安迪生公司年，美国加州的安迪生公司年，美国加州的安迪生公司年，美国加州的安迪生公司 在洛杉机的办公大楼上安装了第在洛杉机的办公大楼上安装了第在洛杉机的办公大楼上安装了第在洛杉机的办公大楼上安装了第 一台大容量的热泵用于采暖一台大容量的热泵用于采暖一台大容量的热泵用于采暖一台大容量的热泵用于采暖, ,制热制热制热制热 量为量为量为量为10501050kwkw，制热系数为制热系数为制热系数为制热系数为2.52.5 19391939年，欧洲第一台大型热泵年，欧洲第一台大型热泵年，欧洲第一台大型热泵年，欧洲第一台大型热泵 出现于瑞士的苏黎世的市政府出现于瑞士的苏黎世的市政府出现于瑞士的苏黎世的市政府出现于瑞士的苏黎世的市政府 大厦，制热量为大厦，制热量为大厦，制热量为大厦，制热量为175175kwkw，制热制热制热制热 系数为系数为系数为系数为2.02.0，以河水为低温热源，以河水为低温热源，以河水为低温热源，以河水为低温热源， 工质是工质是工质是工质是R12R12 第二次世界大战，一方面中断了第二次世界大战，一方面中断了第二次世界大战，一方面中断了第二次世界大战，一方面中断了 空调用热泵的发展，另一方面却空调用热泵的发展，另一方面却空调用热泵的发展，另一方面却空调用热泵的发展，另一方面却 促进了热泵在木材、生物制品的促进了热泵在木材、生物制品的促进了热泵在木材、生物制品的促进了热泵在木材、生物制品的 干燥方面的应用干燥方面的应用干燥方面的应用干燥方面的应用 0 200 400 600 800 1000 1200 0 200 400 600 800 1000 1200 19621978198819991962197819881999 产量 万台产量 万台 美国热泵型空调生产发展情况美国热泵型空调生产发展情况美国热泵型空调生产发展情况美国热泵型空调生产发展情况 欧洲相对发展慢一些，直至欧洲相对发展慢一些，直至欧洲相对发展慢一些，直至欧洲相对发展慢一些，直至19731973 年能源危机后才有明显的应用发展。年能源危机后才有明显的应用发展。年能源危机后才有明显的应用发展。年能源危机后才有明显的应用发展。 瑞士、瑞典、挪威等是传统的热泵瑞士、瑞典、挪威等是传统的热泵瑞士、瑞典、挪威等是传统的热泵瑞士、瑞典、挪威等是传统的热泵 国家；德国国家；德国国家；德国国家；德国 、苏联、法国在热泵、苏联、法国在热泵、苏联、法国在热泵、苏联、法国在热泵 技术方面的研究较为广泛技术方面的研究较为广泛技术方面的研究较为广泛技术方面的研究较为广泛 国际制冷学会（国际制冷学会（国际制冷学会（国际制冷学会（IIRIIR）、）、）、）、国际能国际能国际能国际能 源机构（源机构（源机构（源机构（IEAIEA）和世界能源委员和世界能源委员和世界能源委员和世界能源委员 会（会（会（会（WECWEC）经常举办有关热泵的经常举办有关热泵的经常举办有关热泵的经常举办有关热泵的 国际活动和学术会议国际活动和学术会议国际活动和学术会议国际活动和学术会议 日本日本日本日本 开创期（开创期（开创期（开创期（1930193019491949） 重建期（重建期（重建期（重建期（1950195019641964） 起飞期（起飞期（起飞期（起飞期（1965196519701970） 增长期（增长期（增长期（增长期（1971197119851985） 成熟期（成熟期（成熟期（成熟期（19851985） 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 100 200 300 400 500 600 700 800 19781985199019961978198519901996 产量 万台产量 万台 日本热泵空调发展情况日本热泵空调发展情况日本热泵空调发展情况日本热泵空调发展情况 19651965年，上海空调器厂研制成功年，上海空调器厂研制成功年，上海空调器厂研制成功年，上海空调器厂研制成功 第一台热泵型窗式空调器，制热第一台热泵型窗式空调器，制热第一台热泵型窗式空调器，制热第一台热泵型窗式空调器，制热 量为量为量为量为37203720w w 8080年代，广州能源所在东莞建造年代，广州能源所在东莞建造年代，广州能源所在东莞建造年代，广州能源所在东莞建造 了一套用于加热室内游泳池的热了一套用于加热室内游泳池的热了一套用于加热室内游泳池的热了一套用于加热室内游泳池的热 泵泵泵泵 中国中国中国中国 上海能源所研制开发了用于木材上海能源所研制开发了用于木材上海能源所研制开发了用于木材上海能源所研制开发了用于木材 干燥干燥干燥干燥SRGSRG型热泵系列产品型热泵系列产品型热泵系列产品型热泵系列产品 19841984年上海年上海年上海年上海704704所、开封通用机所、开封通用机所、开封通用机所、开封通用机 器厂研制成功双效型第一类吸收器厂研制成功双效型第一类吸收器厂研制成功双效型第一类吸收器厂研制成功双效型第一类吸收 式热泵式热泵式热泵式热泵 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 产量 万台产量 万台 中国热泵型空调生产发展情况中国热泵型空调生产发展情况中国热泵型空调生产发展情况中国热泵型空调生产发展情况 二二二二. . 压缩式热泵的技术特点压缩式热泵的技术特点压缩式热泵的技术特点压缩式热泵的技术特点 1.1.1.1.四通换向阀四通换向阀四通换向阀四通换向阀 Copeland Copeland 涡旋式压缩机涡旋式压缩机涡旋式压缩机涡旋式压缩机 板式换热器板式换热器板式换热器板式换热器 钎焊型钎焊型钎焊型钎焊型 辅助加热器辅助加热器辅助加热器辅助加热器 6.6.热泵控制热泵控制热泵控制热泵控制 6.6.热泵控制热泵控制热泵控制热泵控制 以风冷热泵为例以风冷热泵为例以风冷热泵为例以风冷热泵为例 冷媒水（热水）控制，以回水温度为冷媒水（热水）控制，以回水温度为冷媒水（热水）控制，以回水温度为冷媒水（热水）控制，以回水温度为 控制点控制点控制点控制点 制冷：回水控制点制冷：回水控制点制冷：回水控制点制冷：回水控制点 12121414 制热：回水控制点制热：回水控制点制热：回水控制点制热：回水控制点 38384040 制冷制冷制冷制冷/ /制热转换控制制热转换控制制热转换控制制热转换控制 使四通换向阀的使四通换向阀的使四通换向阀的使四通换向阀的220220V V电磁头通电或断电磁头通电或断电磁头通电或断电磁头通电或断 电电电电 化霜控制化霜控制化霜控制化霜控制 使热泵运行从制热转为制冷，用热气使热泵运行从制热转为制冷，用热气使热泵运行从制热转为制冷，用热气使热泵运行从制热转为制冷，用热气 除霜除霜除霜除霜 时间（时间（时间（时间（上次化霜后的运行时间上次化霜后的运行时间上次化霜后的运行时间上次化霜后的运行时间） 温度（温度（温度（温度（盘管温度，空气温度盘管温度，空气温度盘管温度，空气温度盘管温度，空气温度） 模块化机组的群机控制模块化机组的群机控制模块化机组的群机控制模块化机组的群机控制 应采用顺序开停的控制法：先开先停，应采用顺序开停的控制法：先开先停，应采用顺序开停的控制法：先开先停，应采用顺序开停的控制法：先开先停， 先停先开先停先开先停先开先停先开 编程上可用编程上可用编程上可用编程上可用“ “ 指针法指针法指针法指针法” ” 安全保护安全保护安全保护安全保护 a a 断水保护断水保护断水保护断水保护 b b 换热器防冻保护换热器防冻保护换热器防冻保护换热器防冻保护 c c 压缩机、风机、水泵的过载保护压缩机、风机、水泵的过载保护压缩机、风机、水泵的过载保护压缩机、风机、水泵的过载保护 大楼办公室大楼办公室大楼办公室大楼办公室 会议室会议室会议室会议室 超市超市超市超市 五五五五. . . .热泵空调技术发展方向热泵空调技术发展方向热泵空调技术发展方向热泵空调技术发展方向 研制应用适用于热泵的研制应用适用于热泵的研制应用适用于热泵的研制应用适用于热泵的 高效压缩机高效压缩机高效压缩机高效压缩机 螺杆压缩机优点螺杆压缩机优点螺杆压缩机优点螺杆压缩机优点 无余隙容积，极适合于大压比工况无余隙容积，极适合于大压比工况无余隙容积，极适合于大压比工况无余隙容积，极适合于大压比工况 对湿行程不敏感，有很好的输气量对湿行程不敏感，有很好的输气量对湿行程不敏感，有很好的输气量对湿行程不敏感，有很好的输气量 调节性能调节性能调节性能调节性能 可组成带经济器运行的系统，在大可组成带经济器运行的系统，在大可组成带经济器运行的系统，在大可组成带经济器运行的系统，在大 压比的低温工况下效率高压比的低温工况下效率高压比的低温工况下效率高压比的低温工况下效率高 研制高效、低噪音的风机研制高效、低噪音的风机研制高效、低噪音的风机研制高效、低噪音的风机 双向膨胀阀应用双向膨胀阀应用双向膨胀阀应用双向膨胀阀应用 模块化热泵机组模块化热泵机组模块化热泵机组模块化热泵机组 模块化热泵运行模块化热泵运行模块化热泵运行模块化热泵运行 投入机组台数图投入机组台数图投入机组台数图投入机组台数图 水源热泵系统应用水源热泵系统应用水源热泵系统应用水源热泵系统应用 水源热泵空调系统通常有水源热泵空调系统通常有水源热泵空调系统通常有水源热泵空调系统通常有5 5 5 5种类型种类型种类型种类型 1. 1. 1. 1. 水环路热泵水环路热泵水环路热泵水环路热泵 2. 2. 2. 2. 地下水热泵系统地下水热泵系统地下水热泵系统地下水热泵系统 3. 3. 3. 3. 地表水热泵系统地表水热泵系统地表水热泵系统地表水热泵系统 4. 4. 4. 4. 闭式环路地表水热泵系统闭式环路地表水热泵系统闭式环路地表水热泵系统闭式环路地表水热泵系统 5. 5. 5. 5. 闭式环路土壤热泵系统闭式环路土壤热泵系统闭式环路土壤热泵系统闭式环路土壤热泵系统 水源热泵空调机组水源热泵空调机组水源热泵空调机组水源热泵空调机组 a. 制冷工况b. 制热工况a. 制冷工况b. 制热工况 水源热泵系统应用水源热泵系统应用水源热泵系统应用水源热泵系统应用 夏夏夏夏 季季季季 制制制制 冷冷冷冷 运运运运 行行行行 冬冬冬冬 季季季季 制制制制 热热热热 运运运运 行行行行 同同同同 时时时时 供供供供 热热热热 / / / / 供供供供 冷冷冷冷 运运运运 行行行行 春春春春 秋秋秋秋 季季季季 节节节节 运运运运 行行行行 空调系统故障诊断技术空调系统故障诊断技术空调系统故障诊断技术空调系统故障诊断技术 制冷空调系统日趋大型化、复杂化和智能化，制冷空调系统日趋大型化、复杂化和智能化，制冷空调系统日趋大型化、复杂化和智能化，制冷空调系统日趋大型化、复杂化和智能化， 发生故障的机会增大发生故障的机会增大发生故障的机会增大发生故障的机会增大 故障带来的损失加大故障带来的损失加大故障带来的损失加大故障带来的损失加大 美国美国美国美国ASHRAEASHRAE协会每年都要进行故障诊断协会每年都要进行故障诊断协会每年都要进行故障诊断协会每年都要进行故障诊断 技术的专题讨论技术的专题讨论技术的专题讨论技术的专题讨论 上海交通大学制冷研究所进行的工作上海交通大学制冷研究所进行的工作上海交通大学制冷研究所进行的工作上海交通大学制冷研究所进行的工作 采用新的智能化技术进行研究采用新的智能化技术进行研究采用新的智能化技术进行研究采用新的智能化技术进行研究 为美国为美国为美国为美国TraneTrane空调公司设计制造了空调公司设计制造了空调公司设计制造了空调公司