泵的基本工作原理与评价

2热泵的基本工作原理与评价

高位能与低位能

热泵的定义热泵的基本工作原理

热泵的种类与形式热泵的评价

12.1高位能和低位能1-水坝中的水；2-供水池；3-湖水中的水；4-水轮机；5-水泵2不同取水方案比较

取水方案1由水坝直接供水。假设供水量为10吨/s，且不计机械摩擦损失和管路阻力损失。则方案1不需要外界作功，但将损失掉势能10×100×1000=106

kg.m/s

取水方案2用水泵从湖中取水，由坝中的水驱动水轮机，水轮机再拖动水泵。用水坝中的水0.909吨/s,其作功值为0.909×100×1000=9.09×104

kg.m/s。拖动水轮机，从湖中取水9.09吨,即能完成取水任务。3由此可见，坝中的水和湖中的水，虽然都是水，但其价值是不同的。坝中的水具有作功能力，其价值也高。能量不仅有数量多少之分，也有质量问题。4不同供热方案的比较

方案1直接用电加热，则需要10kW电能。

方案2采用热泵供热，即用电能拖动热泵机组向室内供热。假定供热温度45℃，低温物体温度0℃，如果热泵按理想的逆卡诺循环工作，则所需要的电能为1.145kW热负荷10kW5不同温度下的能量比较室温下的4.1868kJ的热量100℃下的4.1868kJ的热量相比，数量相等，但其质量却不同。6

综上所述，可以说明以下几点:评价能源的价值时，既要看其数量，又要看其质量。能量按其质量可划分为高位能和低位能两种。同样，热源也可分为高位热源和低位热源。

合理地使用高位能的问题是十分重要的。因为实际的能量利用过程有两个特性：量的守恒性和质的贬值性。任何用能过程实质上也可以说成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，必须做到按质用能。7由燃料直接提供采暖等所需的低位能，即使在不损失热量的条件下,室内所得到的热量最多为燃料发热量的100%，也应该说是一种巨大的浪费。因为,在这种情况下，储藏在燃料中的化学能所具有的作功能力未加以合理利用而被贬值了。8节约能量的途径，过去认为不用能即节能，实际上应该提高能量的利用率，“建筑节能”应更准确地表述为“建筑合理用能”。92.2热泵的定义

目前,标准、论文、书籍中有关“热泵”的定义与内涵却各不相同，常给人们一种模糊不清的热泵概念。因此,有必要做个概念明确的统一定义，其内涵要更全面、更准确。10不同文献献中热泵泵的定义义GB50155-99<暖通空调调术语标标准>“热泵””的解释释是“能能实现蒸蒸发器和和冷凝器器功能转转换的制制冷机””。在<新国国际制冷冷词典>(NewInternationalDictionaryofRefrigeration)“热泵”的定义是是“以冷冷凝器放放出的热热量来供供热的制制冷系统统”。11<热泵>徐邦裕裕、马马最良等等编“热泵””定义为为“靠高高位能拖拖动，迫迫使热量量从低位位热源流流向高位位热源的的装置。。《热泵的的原理与与应用》》（郁永永章编））“热泵””是把处处于低位位的热能能输送至至高位的的机械””。《制冷工工程技术术词典》》（尉迟迟斌编））热泵解释释为“可可连续将将热量从从温度较较低的物物体（或或环境））传递给给温度较较高物体体的机械械”。12热泵定义义的剖析析与看法法把“热泵泵”理解解为制冷冷机、制制冷系统统、装置置与机械械，各不不相同。。显然热热泵不是是制冷机机，也不不是制冷冷系统，，而应该该是一种种装置或或称为机机械。热热泵概念念的引出出应从合合理的使使用高位位能的角角度引出出。制冷机可可以作为为热泵的的工作机机。因为为制冷循循环既制制造了低低于环境境温度的的物质，，并从环环境温度度下的物物体中吸吸取热量量，又制制造了高高于环境境温度的的热量，，而获得得供热效效果，形形成了所所谓的热热泵作用用。把“热泵泵”理解解为一种种装置或或机械还还不够，，而应明明确是一一种节能能装置或或节能机机械13热泵的定义与内内涵热泵：是一种利利用高位位能使热热量从低低位热源源流向高高位热源源的节能能装置。。顾名思义义，热泵泵也就是是像泵那那样，可可以把不不能直接接利用的的低位热热能(如如空气、、土壤、、水中所所含的热热能、太太阳能、、工业废废热等)转换为为可以利利用的高高位热能能，从而而达到节节约部分分高位能能（如煤煤、燃气气、油、、电能等等）的目目的。14热泵定义义内涵的的理解：：热泵虽然然需要消消耗一定定量的高高位能，，但所供供给用户户的热量量却是消消耗的高高位热能能与吸取取的低位位热能的的总和。。因此，，热泵是是一种节节能装置置。15低位能环境温度度高于环境境温度的的热源高位能动力机工作机16热泵既遵遵循热力力学第一一定律，，在热量量传递与与转换的的过程中中，遵循循着守恒恒的数量量关系；；又遵循循着热力力学第二二定律，，热量不不可能自自发的、、不付代代价的、、自动的的从低温温物体转转移至高高温物体体。在热热泵定义义中明确确指出，，热泵是是靠高位位能拖动动，迫使使热量由由低温物物体传递递给高温温物体。。172.3热泵的基基本工作作原理热泵的工工作原理理与制冷冷的原理理相同，，但它们们工作的的温度范范围不同同。图中TA是环境温度，，Te是低温物体的的温度，Th是高温物体的的温度。按热泵驱动功功的型式，可可把常见的热热泵分为多种种形式：18机械压缩式热热泵19吸收式热泵；；20蒸汽喷射式热热泵；21帖尔帖热泵（（热电热泵22吸附式热泵23热泵的制热性性能系数：24机械压缩式热热泵（理想情况，卡卡诺循环）25机械压缩式热热泵（实际循环）国外研制的热热泵装置，其其制热性能系系数一般为3—6之间。262.4热泵的种类与与形式热泵可按多种种特征进行分分类按低位热源分分：按热泵与供热热介质的组合合方式分按用途分按供热温度分分按热泵循环的的驱动方式分分27按低位热源分分空气源热泵水源热泵（地地表水、地下下水、生活废废水、工业废废水）土壤源热泵太阳能热泵等等28按热泵与供热热介质的组合合方式分空气/空气热泵空气/水热泵水/空气热泵水/水热泵土壤/空气热泵土壤/水热泵低温热源/热媒：29按用途分小型水加热器器美国1988年已运行的热热泵热水器达达200多万台。全年运行的空空调和采暖热热泵同时供热供冷冷热泵同时供热供冷冷热泵废热利用热泵泵蒸气压缩机及及蒸馏装置30装置的用途用热用冷鱼类加工厂清洗用温水制冷肉类加工厂清洗用温水冷却和制冷农舍清洗机器和清洁用温水牛奶冷却、空调用冷乳品厂清洗用温水牛奶冷却、储存室冷却屠宰场清洗用温水冷藏库及速冻间溜冰场采暖、游泳池冰场制冷大型冷库供热、出售热量冷藏间啤酒厂温水啤酒窖及麦芽汁冷却工业能源中心温水和热水冷盐水、冰、冰水同时供热供冷冷热泵31装置用途用热废热来源洗衣房热水废水旅馆、医院温水废水印染和其他纺织工业热水、热碱水废水造纸和其他加工工业热水、干燥过程排气、废水麦芽作坊干燥室蒸气农用空调装置采暖、热水马棚、孵化室等香蕉催熟装置催熟间冷藏室干燥装置干燥空气排气、排出的空气去湿废热利用热泵泵32按供热温度分分低温热泵，供供热温度＜100℃高温热泵，供供热温度≥100℃按热泵循环的的驱动方式分分电动机驱动—电动热泵；热力驱动热泵泵—热能驱动，如如吸收式热泵泵、蒸气喷射射式热泵；发发动机驱动（（内燃机、气气轮机、燃气气机等）。33常见闭式蒸汽汽压缩循环热热泵图示3435363738394041422.5热泵的评价在暖通空调工工程中采用热热泵节能的经经济评价问题题十分复杂，，影响因素很很多，其中主主要有负荷特性、系统特性、地地区气候特性性、低位热源源特性、设备备价格、设备备使用寿命、、燃料价格、、电力价格等。但总的原则围围绕着两方面面，即节能效果和经济效益。43几个评价指标标热泵的制热性性能系数GB/T7725-1996标准中规定，，制热性能系系数