双热源热泵讲述.ppt

双热源热泵系统 1.系统介绍 空气是一种无污染的，安全的，无穷无尽的自然能源。空气源热泵技术以其节能降耗及环保方面的良好表现普遍受到人们的关注，其结构简单，不需要专用机房，安装使用方便。但是它的使用受到环境温度的限制，其供热能力和供热性能系数会随着室外气温的降低而降低，制冷量和制热量很难与建筑冷热负荷相应。所以只适用于长江以南冬季较温暖地区。 而太阳能是地球上一切能源的主要来源。和空气一样，它也是一种安全、取之不尽用之不竭的自然资源。如果将太阳能和空气两种低位能源作为热源，相互结合，可以很好地解决空气源热泵低温下的性能问题，提高空气源热泵的可靠性。另一方面也可以解决太阳能热源对天气依赖性强，改善其稳定性。 2.双热源热泵基本原理 1－蒸发器（冷凝器）； 2－冷冻水循环水泵； 3－用户风机盘管； 4－集热器循环水泵； 5－太阳能集热器； 6－温度传感器； 7－冷水进口； 8－热水出口； 9－热水蓄水箱； 10－热水循环水泵； 11－电加热器； 12－换热器； 13-节流元件； 14－空调优先转换阀； 15－四通换向阀； 16－控制器； 17－压缩机； 18－冷凝器（蒸发器） * 该系统主要由两个子系统组成：太阳能集热循环系统、热泵机组空调系统 热泵机组主要包括蒸发器、冷凝器、四通换向阀、压缩机、膨胀元件、空调水循环水泵和末端风机盘管，蒸发器和冷凝器靠四通换向阀在制冷剂环路实现冬夏季互换。太阳能集热循环系统主要包括太阳能集热器、集热器循环水泵、热水蓄水箱等组成。为了加强系统运行的稳定性，增加了电加热器和换热器。整个系统依靠温度传感器、空调优先转换阀和控制器等实现运行控制。热泵系统有两个蒸发器，一个以空气为热源，另外一个以被太阳能加热的工质为热源。太阳能－空气双热源式热泵及热水系统总体实现夏季制冷、冬季供暖、常年提供生活热水。热泵装置优先用于空调。 * 3.热泵的发展历程 3.1太阳能-空气双热源复合热泵交替运行模式 交替运行的太阳能-空气双热源热泵有两个并联的蒸发器:水源蒸发器和空气源蒸发器，热泵既可以用环境空气作为热源，也可以用太阳能集热器蓄热水作为热源。当环境温度高于某一温度时，空气作为热泵热源，热泵运行良好，热泵制热量能满足建筑热负荷，空气源热泵运行；当环境温度低于某一温度时，空气源热泵的工作恶化，热泵COP较低，并且热泵供热不能满足建筑热负荷，切换为水源热泵运行，水源热泵的热量来自太阳能，如图1所示。 * 太阳能-空气源交替运行的系统根据制冷制热不同工况，采用两台换热器，增加了机组占用空间和系统研制投资成本，而且机组的运行依赖太阳能辐射状况和室外空气环境（空气的参数），不能够充分利用太阳能和空气的综合优势，难以在许多地区大量推广。 * 2.太阳能-空气双热源复合热泵联合运行模式 为了综合利用太阳能和空气的优势，实现太阳能热水系统和热泵空调的有机融合，进行了双热源复合热泵联合运行模式的研究。 系统中设置两个蒸发器，太阳能和空气源可以实现联合运行，有供应热水和空调两大功能，具有节能环保的优点。但和其他的双热源运行热泵系统相比，系统成本高，运行控制比较复杂。 * 3.新型的太阳能-空气双热源复合热泵系统 新型热泵系统，针对现有的太阳能-空气双热源复合热泵系统复杂，成本高，运行不稳定等特点，进行了改进。这个系统主要由两部分组成，一部分是太阳能集热、蓄热系统，一部分是双热源热泵系统（如图2所示），其中的核心部件是翅片-套管复合式非同态三介质换热器[9]。运行的过程中可实现两种模式运行：双热源联合供热模式和单空气源供热模式。此系统可以满足不同工况下的供热要求，提高热泵的工作效率，降低能耗，扩大空气源热泵在北方地区的使用范围，有着较高的环境、社会和经济效益。 * 3.1换热器结构 该换热器为内套管、外套管和管外翅片组成，即图中所示通道1、通道2和翅片外的气相热源流动空间。其中通道1中为太阳能热水，通道2中为制冷剂，翅片管外的气相热源流动空间中为换进跟空气。当单一空气换热能够满足供热需要时，关闭通道2，通道1内的制冷剂流体在换热器内只与管外空气进行热量交换，此时相当于单空气源热泵。当空气源不能够满足正常供热需要时，开启通道2，是的制冷剂与通道1内的太阳能热水和翅片管外侧流动的环境空气同事进行热量交换，通道2内太阳能热水的流速、流量可以通过阀门进行调节，已达到实际所需制热能力，既可以保证系统运行效率，又达到节能目的。此时双热源复合热泵两种热源供热模式同时运行。 * 3.2综合效益分析 我国每年用于采暖、空调与生活用热水系统上的能耗占全国能源消耗