热泵常用知识

《热泵技术》参考资料1. 试说明地源热泵技术对环境的影响及解决措施（1）地表水源热泵地表水源热泵的利用对环境的影响主要体现在缓解城市热岛效应以及破坏水体生态环境两个方面。

目前有关地表水源热泵的应用对环境影响方面的公开发表的研究成果很少，相关的规定也不多，我国实施的《地表水环境质量标准》规定，在江、河、湖泊、水库等具有舍用功能的地表面水域，热为造成的环境水温变化应限制在夏季周期平均最大升温不大于1摄氏度，冬季周平均最大降温不大于2摄氏度。

（2）地下水源热泵在地下水源热泵的应用过程中，如果不能实现百分之百的回灌，地下水总体供给的不平衡将会导致地下水含水层水位下降，进而使土层中孔隙水压力降低，颗粒间有效应力增加，导致地层压密，造成地面沉降，出现地址问题；另外在回灌过程中的回扬、水回路中产生的负压和沉砂池，都避免不了外界空气与地下水接触，导致地下水氧化等，造成水质问题。

在使用过程中必须严格控制地下水开采量，防止地层坍塌，施工前必须进行严格的地质勘探，在容易引起坍塌的地址条件下现在使用地下水源热泵。

地下水源热泵系统应尽量减少地下水与空气的接触，并对回路中所用器材作防腐处理，这样可以减轻空气对地下水的氧化程度。

（3）土壤源热泵热泵我国北方地区，冬夏两季采暖、空调时间不一致，土壤源热泵的使用会导致冬季从土壤中的吸热量大于夏季向土壤的排热量，进而出现土壤的冷热不平衡，长期使用会使土壤温度逐年降低；相反在南方则会使岩土温度升高。

即在供热、供冷不平衡的地区长期使用土壤源热泵，将会破坏地层原有的温度环境。

解决方案是对存在冬夏两季从土壤中吸取排放热不平衡的地区，应对地源热泵系统辅以其他冷热源。

比如在北方地区，冬季可以辅以锅炉或太阳能集热器来平衡埋管换热器向土壤多吸取的热量；在南方，平衡夏季向土壤排热量可以采用辅助冷却塔散热，或利用建筑周围的景观喷泉或地表水来消除峰值负荷。

2.地源热泵工程中采用的地热换热器根据其埋管方式的不同可分为几种类型？不同的埋管方式有什么特点？答：根据其埋管方式的不同主要分为水平埋管和垂直埋管两种方式。

水平埋管地源热泵系统，优点：水平埋管地热换热器埋管比较浅，施工容易，因此安装费用相对较低；水平换热器的寿命较长。

缺点：由于地热换热器更接近地表面，系统性能受天气和空气温度的波动影响更大一些，因此系统效率比竖直埋管地源热泵系统要低，水泵耗电量大，且占地面积大，所需的埋管长度更长。

所以如果场地足够大且无坚硬岩石，则水平式较经济。

垂直埋管地源热泵系统，优点：竖直埋管占地面积小，受地面天气温度等影响较小，因此系统效率高，管路及水泵用电少。

缺点：适用于地下坚硬岩石区域，若用在土壤区域，需在钻孔内增加套管，因此施工比较困难，钻井费用较高。

垂直式比较适合国内人多地少的情况。

（附：常见的垂直埋管方式有：○1单U管垂直埋管○2双U管垂直埋管○3垂直挂圈埋管○4垂直套管埋管）3.空气源热泵结霜有什么危害？除霜有哪几种方法？分别简述它们及它们效果如何？答：结霜危害：空气源热泵机组冬季运行时，当室外侧换热器表面温度低于周围空气的露点温度且低于0℃时，换热器表面就会结霜。

霜的形成使得换热器传热效果恶化，且增加了空气流动阻力，使得机组的供热能力降低，严重时机组会停止运行。

除霜方法：（1）定时控制法：按照预先设定的时间进行除霜控制。

这种方法容易产生不必要的除霜动作，造成不必要的浪费。

（2）时间—温度法：当除霜检测原件感受到换热器翅片管表面温度及热泵制热时间均达到设定值，开始除霜。

这种方法由于盘管温度设定为定值，不能兼顾环境温度高低和湿度的变化易产生误操作，而且这种方法对温度传感器的安装位置较敏感。

（3）空气压差除霜控制法：换热器表面结霜后，两侧空气压差增大，通过检测换热器两侧的空气压差，确定是否需要除霜。

这种方法可实现根据需要除霜，但在换热器表面有异物或严重积灰时，会出现误操作。

（4）最大平均供热量法：利用对于一定的大气温度，有一机组蒸发温度相对应，此时机组的平均供暖能力最大。

以热泵机组能产生的最大供热效果为目标来进行除霜控制。

这种除霜方法具有理论意义，但是实施有困难。

（5）室内、室外双传感器除霜法：室外双传感器除霜法——通过检测室外环境温度和蒸发器盘管温度及两者之差作为除霜判断依据。

这种方法未考虑湿度的影响。

室内双传感器除霜法——通过检测室内环境温度和冷凝器盘管温度及两者之差作为除霜判断依据。

这种方法避开对室外参数的检测，不受室外环境湿度的影响，避免了室外环境对电控装置的影响，提高可靠性，且可直接利用室内机温度传感器，降低成本。

（6）霜层传感器法：通过检测霜层的厚度来进行除霜控制的方法。

这种方法原理简单，但涉及高增益信号放大器及昂贵的传感器，作为试验方法可行，实际应用经济性差。

（7）模糊智能控制除霜法：将模糊控制技术引入空气源热泵机组的除霜控制中。

这种控制方法的关键在于怎样得到合适的模糊控制规则和采用什么样的标准对控制规则进行修改，根据一般经验得到的控制规则有局限性和片面性。

若根据实验制定控制规则又存在工作量太大的问题。

4.名词解释A.高位能与低位能在理论上可以完全转化为功的能量，称为高位能；不能全部而只是部分地转化为功的能量，称为低位能。

B.最佳能量平衡点通常情况下，为了热泵系统控制简便，空气源热泵系统的辅助热源通常选用电锅炉。

在此情况下，所谓最佳能量平衡点，即在平衡点温度下所选取的空气源热泵机组的供热季节性性能系数最大。

5.空气源热泵蓄能热气除霜系统图，及其与传统热气除霜系统相比的优势。

先回答什么是热气除霜，什么又是储能式热气除霜热气除霜：有两种形式，一种是热气旁通，一种是将系统倒过来运行，使制冷机从室内换热器吸热，经过压缩机压缩升温后的高温制冷剂整齐流经室外换热器进行除霜。

储能式热气除霜：空气源热泵蓄能热气除霜系统是将空气源热泵除霜技术和蓄热技术有机结合起来的一种新系统。

它采用蓄能相变材料将空气源热泵高效制热运行时的部分余热贮存起来,在除霜工况运行时又将其作为热泵热气除霜时的低位热源,通过相变材料的相变放热,向系统提供除霜所需的热量。

1)蓄能热气除霜时间可缩短3min，这样便可减少除霜过程中的能耗损失；2)蓄能热气除霜时，压缩机吸气压力比传统方式提高1倍，这样就可避免传统除霜方式因吸气压力过低而出现的低压保护停机问题。

而排气压力的提高，又使冷凝温度提高，加大融霜过程的传热温差；3)传统除霜系统除霜时，室内侧换热器温度在-2～+2℃，蓄能热气除霜系统在17～22℃，显然新系统可避免除霜时机组吹冷风问题；4)除霜结束时，室外侧换热器翅片表面温度比传统除霜系统高5～7℃，这对融霜水蒸发阶段和自然对流换热阶段的传热传质过程非常有利，解决了传统除霜系统室外侧换热器残留融霜水的问题。

类似题目:热泵中采用蓄热器的优点有哪些？热泵系统中采用蓄热器的优点：（1）蓄热器贮存低峰负荷时的热能，并提供给高峰负荷时使用。

热泵系统中蓄热能使热泵装置经常在高效下运行，既提高了热泵装置的利用率，又可以减少设备的能量消耗。

（2）由于设备容量减小，故减小了设备费和基建投资。

（3）电动热泵中蓄热还有调节电力负荷作用，如夜间蓄、白天释，能平衡电量高峰及低峰负荷。

（4）热泵装置采用蓄热器可弥补低位热源的不可靠性和间断性。

6. 热泵与普通制冷设备有着很多相似与不同，试从工作循环方向，使用目的、工作温度区间、制热制冷系数等方面阐述？答：1)目的不同：热泵的目的是供热，制冷设备的目的是供冷，不同的目的影响机组结构和流程的设计。

如内燃机驱动的热泵，需尽量回收尾气余热和汽缸冷却热，与热泵制取的热量一起供给用户；而内燃机驱动的制冷设备则只需要考虑制冷效果。

2)工作温度区间不同：热泵工作温度的下限一般是环境温度，上限则根据用户需求而定，可高于100℃；制冷设备工作温度的上限一般是环境温度，下限则根据用户需要而定。

3)制热及制冷系数不同：制热系数的一般定义为COPH=（用户获得的热能）/（热泵消耗的电能或燃料能），即COPH=Q1/W=（Q2+W）/W，热泵的制热系数永远大于1；制冷系数(COP, Coefficient Of Performance ),是指单位功耗所能获得的冷量。

COPK=（用户获得的冷量）/（消耗的能量），COPk =Q2/W=Q2/(Q1-Q2)，制冷系数可以大于等于或者小于1；4)循环方向：热泵与制冷设备都是逆循环工作，例如对于理想工况下是都是卡诺逆循环。

7. 设有一空气源热泵在在理想工况下采用卡诺你循环工作，该热泵所处环境空气温度为10℃，冬季房间供暖所需热能的温度为30℃，求该卡诺循环热泵的制热系数为？解：TL=10℃，TH=30℃，COPH=（273+30）/（30+273-10-273）=15.158.什么是地源热泵系统？地源热泵系统是以浅层地热能资源，即蕴藏在浅层岩土体、地下水地表水中的热能资源为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质的热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。

根据地热交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水热泵系统。

9.热泵的分类？○1按驱动能源种类分：电动机驱动和驱动。

○2按工作原理分类：蒸汽压缩式、气体压缩式、蒸汽喷射式、吸收式、电热式、化学热泵。

○3按热源种类分类：热泵的热源可分为空气、地表水、地下水、土壤、太阳能、污水、废气等。

○4案主要用途分类：民用和工、农业生产用。

○5按供热温度分类：低温热泵（供热温度<=100℃）、高温热泵（供热温度>100℃）○6按热量提升级数分类：单级热泵和多级热泵。

○7按供热方式分类：分为单纯制热、交替制冷与制热、同时制冷与制热。

10海水源热泵防止海水的主要措施？○1采用耐腐蚀的材料及设备。

如采用铝黄铜、镍铜、铸铁、钛合金以及非金属材料制作的管道，管件，阀件等;专门设计的耐海水腐蚀的循环泵等；○2表面涂敷防护。

如管内壁涂防腐材料，采用有内衬防腐材料的管件、阀件等；涂料有环氧树脂漆，环氧沥青涂料，硅酸锌漆等;○3采用阴极保护，通常的做法有牺牲阳极保护法和外加电流的阴极保护法；○4宜采用强度等级较高的抗硅酸盐水泥及制品，或采用混凝土表面涂敷防腐技术。

11地下水回灌方法？○1真空会回灌○2重力回灌○3压力回灌地下水回灌困难的原因○1回灌井堵塞（悬浮物堵塞、微生物生长、化学沉淀、气泡堵塞、砂粒堵塞、含水层细颗粒重组○2腐蚀问题12 太阳能热利用有哪几种利用方式？其中太阳能发电有哪几种形式，阐述原理和优缺点？太阳能的利用基本方式可以分为：光热利用、光化学利用、光生物利用、太阳能发电太阳能发电主要有2大类方式：一种是光——电转换：主要是通过光伏板来实现；另一种是光—热—电转换。