教材及参考书教材 《热泵技术》 张 旭 编著 化学工业出版社参考书 《热泵技术与应用研究》 张 昌 主编 机械工

业出版社 《热泵原理与应用》 郁永章 主编 机械工业

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热泵的节能效益

热泵空调技术是一种有效的节能手段，可以大大降低一次能源的消耗。

研究表明，电动热泵的制热系数只要大于3 ，则从能源利用观点看热泵就会比热效率为 80 ％的区域锅炉房用能节省。

例如：若向室内供热 10kw ，采用两种用供热方案

（ 1 ）采用电阻式加热器，直接加热室内空气，则需要供给的电能为 10kw（ 2 ）用电能拖动热泵供热。假设供热温度为 45℃ 低温热源温度为 0 ℃ ，热泵采用逆卡诺循环，则

εh=T2/ （ T2-T1 ） =7.07

W=Q/εh=1.414

差别真的很大！

热泵技术的必要性 提高能源利用效率已成为我国能源

发展战略的基本出发点 中国目前建筑能耗巨大 环境恶化问题

热泵技术研究与应用的背景 热泵的研究基于两个热点问题：

能源问题 环境污染。

热泵技术是开发和强化高位能利用率的重要手段，是获取可再生能源及保持生态平衡的有效途径；

热泵技术减少 CO2 排放和大气污染的环保技术，热泵作为空调系统冷热源，可以把自然界低温废热转变为暖通空调系统可利用的再生热能，节约矿物燃料，进而减少温室气体排放。

热泵的定义 热泵 : 把处于低温位的热能“泵送”至

高温位的装置。 《暖通空调术语标准（ GB50155-92 ）》

中的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”；

《新国际制冷词典（ New International Dictionary of Refrigeration ）》中的解释是“以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统” 。

热泵的实质 热泵以消耗一部分高质能（机械能，电

能等）为代价，通过热力循环，把热能由低温物体转移到高温物体的能量利用系统。

热泵与制冷机的工作原理和热力循环相同。

1. 恒温热源间 :逆卡诺循环2. 变温热源间 :洛伦兹循环

在同样热源条件下理想的热泵循环具有最大的制热系数，因此它是同样热源条件下的实际循环的比较标准。

理想的热泵循环

逆卡诺 (Carnot) 循环

特点 : 热源温度恒定 .过程 : 两个等熵过程和两个等温过程 .制热系数 :

制冷与热泵

q2

q1

w

T2

T0

两者的目的和着眼点不同

制冷

高温

低温

q2

q1

w

T0

T1

热泵

高温

低温

两者的工作温度范围不同

工作原理相同

T0 为环境温度

热泵技术的应用范围

住宅供暖（冷）、供热水； 大型建筑物的供暖（冷）； 热泵在室内和室外露天游泳池的应用； 余热的回收与利用； 人工冰场和游泳池的相结合的热泵系统； 干燥 、除湿、 浓缩、 分馏。

热泵发展简史 1824 年，热泵压缩式理论 法国物理学家卡诺 (S. Carnot ), 卡诺循环 1854 年，热泵的设想 英国汤姆森 (W. Thomson ) 教授 - 热量放大器

至 20 世纪 20-30 年代，热泵有了较快的发展

先后出现了水源热泵和家用热泵。

汤姆森热量放大器

第二次世界大战时能源的短缺促进了大型供热和工艺用热泵的发展。 1952-1963 年，热泵发展形成了一个高潮。 后来，使热泵进入 10 年左右的徘徊期。

上世纪 70 年代中期才重新有了快速增长 ，至 1999 年，热泵年产量超千万。

我国热泵空调发展 始于 20 世纪 50 年代，天津大学热能研究所 1965 年上海冰箱厂研制成功我国第一台热泵型窗式空调器；

1965 年天津大学与天津冷气机厂研制成国内第一台水冷式热泵空调机；

热泵技术在我国取得了很大的进步，已经逐步形成了较完整的工业体系；

未来的发展不可限量。

热泵的分类按驱动能源种类 电动机驱动 热驱动

热能驱动（吸收式热泵、蒸汽喷射式） 发动机驱动（内燃机驱动、汽轮机驱动）

热泵的分类按工作原理分类 蒸汽压缩式 气体压缩式 蒸气喷射式 吸收式 热电式 化学热泵

热泵的分类 按热源种类分类 空气 水（江河水、湖泊水、海水、地下水等） 土壤 太阳 废热（水、气）

热泵的分类 按主要用途分类 住宅 制热量 1-70kW 商业及农业 制热量 2-120kW 工业用 制热量 0.1-10MW

热泵的分类按热源与供热介质分类

热媒热源

空气—空气空气—水 水—空气 水—水土壤—空气土壤—水

热泵的分类按压缩机类型分类 往复式 涡旋式 滚动转子式 螺杆式 离心式

热泵的分类按热泵供能方式分类 单纯制热 交替制冷与制热 同时制冷与制热