谈热泵在应用过程中的常见问题

谈热泵在应用过程中的常见问题

能源与环境是现代经济与技术发展的基础与推动力。吸收式技术也是在能源与环境问题日益突出的情况下得以迅速发展。吸收式制冷机组，因为能够利用廉价能源和低品位热能解决电力供应不足、不含CFC类对臭氧层有破坏的物质，而得到广泛的推广应用。热泵作为提供热量的主要设备之一，以其对环境友善及节约能源等特点，在许多领域得到了广泛的应用。

一、热泵与制冷机

热泵是一种以冷凝器放出的热量对被调节环境进行供热的一种制冷系统。就热泵系统的热物理过程而言，从工作原理或热力学的角度看，它是制冷机的一种特殊使用型式。它与一般制冷机的主要区别在于：

1、使用的目的不同。热泵的目的在于制热，研究的着眼点是工质在系统高压侧通过换热器与外界环境之间的热量交换；制冷机的目的在于制冷或低温，研究的着眼点是工质在系统低压侧通过换热器与外界之间的换热；

2、系统工作的温度区域不同。热泵是将环境温度作为低温热源，将被调节对象作为高温热源；制冷机则是将环境温度作为高温热源，将被调节对象作为低温热源。因而，当环境条件相当时，热泵系统的工作温度高于制冷系统的工作温度。

二、热泵的主要应用型式 暖通-空调-在线

1、热泵的主要应用型式

按照热泵系统的热力循环型式，通常将热泵分为如下六类：

（1）蒸气压缩式热泵。 与制冷机一样，蒸气压缩式系统也是热泵最主要的应用型式。按照低温热源与供热介质的组合方式不同，蒸气压缩式热泵系统又分为空气—空气热泵、空气—水热泵、水—水热泵、水—空气热泵、地热—空气热源热泵和土壤热源—水热泵等几种主要应用型式。 暖通百科

（2）气体压缩式热泵 。 与蒸气压缩式系统热泵不同的是，在这类热泵系统中，工作介质的工作区域为过热区。对于气体压缩式热泵系统，目前主要以二氧化碳、湿空气作为工作介质的热泵系统及相关技术，是相关领域研究的两类热点课题。使用湿空气作为工作介质的空调热泵系统及装置，以往主要用于航天方面，例如作为飞机客舱的空气调节用冷、热源设备。对于使用湿空气作为工作介质的空调热泵系统在普通工业或民用建筑环境调节应用的可能性，作者曾经作文探讨。

（3）蒸气喷射式热泵。蒸气喷射式热泵的工作与原理与蒸气压缩式热泵基

本相同，只是由蒸气喷射器代替压缩机。这种热泵主要用于热电厂综合热能利用中，与吸收式热泵相比，这种热泵效率较低，目前较少采用。

（4）太阳能热泵。这种热泵以太阳能集热器作为热源。是其中一种方案的太阳能热泵流程。

除上述几种热泵外，还有化学热泵和吸附式热泵、涡流管热泵等其它主要用于一些特殊场合的其它形式的热泵。 暖通在线 。

三、主要问题

蒸气压缩式热泵是目前商业化应用最为广泛的一种热泵。主要以空气、水或大地作为低温热源。

1、空气源热泵

以空气作为热源的热泵称为空气源热泵或气源热泵（Air Source Heat Pump，ASHP）。通常制作成能够供冷、供热的两用循环系统。 ASHP需要依据给定的气候条件来设计，使其容量及效率在较宽的环境温度范围内达到保证。由此，需要在性能上解决这样一对矛盾，就是当需要供量最大时的空气源的温度最低，同时机组的容量及效率也最低。

此外，ASHP机组需要充分考虑不同循环条件下，节流机构的参数选择以及室内外两个换热器之间的合理匹配问题。以机组生命周期内的总费用最低为目标，作者推荐了以空气处理参数作为ASHP系统室内外两个换热器之间的匹配的原则的方法。 在确定机组的容量时，对于一般地区而言，由于空调负荷大于采暖负荷，因而，根据空调制冷负荷确定即可。对于寒冷地区用户，在一定的时间内，空调负荷可能不再大于采暖负荷。在这种条件下，可以根据情况采取两种处理方法：一是以极端供热负荷及其对应的环境条件与机组的运行条件确定机组容量；二是仍然以空调制冷负荷确定机组容量，在机组供热量不能满足供热的条件下，采取补充辅助加热措施。确定起动辅助加热措施的条件是“热泵系统的运行效率约为1.5至2.0”时。对于冬冷夏热的湿热地区，需要考虑的另外一个问题就是ASHP机组室外侧换热器的结霜以及由此带来的一系列问题。一般认为，环境温度在-5～5℃区间，为易结霜区，需要特别关注。

2、 水源热泵

以水作为热源的热泵称作为水源热泵（Water Source Heat Pump，WSHP）。通常以海水、河水、湖水及井水作为低温热源。由于水的温度变化较小，水源热泵的性能通常要比ASHP的性能好而且稳定。目前，以污水处理场凉水池的水作为低温热源的热泵系统已经在实际工程中采用，而且经济性能良好。

3、 土壤热源热泵

土壤热源热泵以大地作为其低温热源。通常是将制冷盘管理入地下，盘管与土壤进行热量交换，热泵系统自成封闭式系统。根据埋管的形式不同，这种系统又分为横埋和竖埋（又称为直埋）两种方式。

四、全空气热泵技术

采用湿空气的跨临界膨胀的热力循环的全空气热泵空调系统。空气同时作为工作介质和能量交换介质。采用无油压缩设备及工艺技术，将使得此系统有着极好的环境友善性能。利用具有均匀性网络结构的低密度多孔性纳米材料作为吸收器和发生器的填料，可以提高吸收效率和发生效率及速率，从而使得吸收时制冷机或吸收式热泵机组的小型化称为可能。以三氯化铁和氢氧化钠为原料，利用溶胶-凝胶过程和超临界干燥技术，经过铁基气溶胶基本粒子b-FeOOH，再经高温处理后转化为a-Fe2O3-SiO2为基质的低密度多孔性纳米材料是一种可能的纳米催化高效吸收填料。热泵压缩机柔性吸、排气静音技术：压缩机式制冷或热泵系统噪声与振动的主要源泉。压缩机吸、排气环节所产生的噪声频率特性以其结构及材料不同而不同。实验证明，采用柔性吸、排气通道结构，可以减少制冷或热泵机组噪声，并改善它在系统中的传输特性。