《分布式能源》 课件 第5章 制冷与热泵

制冷与热泵小节概述压缩式制冷吸收式制冷热泵问题引入——空调的诞生第一套空调系统由美国人威利斯·开利博士在1902年发明的。“空调之父”威利斯·开利原因：印刷机因空气温度和湿度变化印出来的东西模模糊糊。制冷机的出现空调系统有一个核心——制冷机。

第一台电力压缩式制冷机是由是德国科学家林德发明的。同学们猜一猜为了干什么用？冷冻机的诞生，使啤酒的酿造不再受季节的限制。制冷机的出现其实，吸收式制冷机的出现要更早。早在19世纪初，法国人Carre提出了热驱动氨水吸收式制冷机的专利。这些各式各样的制冷机，都为了一个目的——控制温度、“制造”最冷。寻找最冷的地方在中国，同学们知道最冷的地方在哪里吗？呼伦贝尔的根河，-58℃（中国冷极）。在地球上，同学们知道最冷的地方在哪里吗？南极点，-94.5℃。其实，还有更冷的地方——广寒宫月球背对太阳一侧温度，-160℃。但这些，依然不算最冷的地方。寻找最冷的地方目前人类探索到的最冷之地在——1895年，德国科学家林德最先完成了空气的液化，达到-190℃。1908年，荷兰科学家昂尼斯最先将最难液化的氦气液化，获得了-269℃的低温。目前的最低温度是近年来使原子核去磁而获得的。这个温度距绝对零度，即-273.15℃，只差三千万分之一度。制冷机与热泵原理相似目的不同制冷机——制冷、空调和过程加工热泵——供暖、结晶浓缩、海水淡化、溶液蒸馏等。两者除了供冷、热外，在能量梯级利用、建筑空调节能等方面都有广泛的应用。制冷机与热泵分类种类驱动能源实例机械式电、化学能往复式、离心式制冷机、热泵化学式热或化学能溴化锂、氨吸收式、活性炭吸附式等蒸汽喷射式动能蒸汽喷射式制冷机、热泵热电式电电子式制冷机、热泵热声式热热声制冷机、热泵性能系数COP（CoefficientofPerformance）衡量制冷机与热泵的能量利用水平。COPR=制冷量/输入能耗；COPH=制热量/输入能耗；一次能源利用率：为了比较不同形式制冷机和热泵的能量利用效果（PrimaryEnergyEfficientRatio）。PER=发电效率*COP小节概述压缩式制冷吸收式制冷热泵一、压缩式制冷组成压缩式制冷机由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要部件组成。“四大部件”膨胀阀压缩机冷凝器蒸发器制冷剂液体吸热、蒸发、制冷抽吸、压缩、输送制冷剂蒸气，提高压力和温度使高压高温制冷剂蒸气降温冷却、冷凝成高压高温的制冷剂液体降压并调节进入蒸发器的流量二、制冷循环的原理制冷剂在压缩式制冷机中历经蒸发、压缩、冷凝和节流四个热力过程完成一次循环。思考题制冷机中，冷凝器和蒸发器能否互换呢？冷循环的原理三、压缩式制冷剂、载冷剂和冷却剂（1）制冷剂：完成制冷循环的工作物质压缩式制冷：氟利昂（卤代烃）、氨（2）载冷剂：间接制冷系统中，用以吸收被制冷空间或介质的热量，并将其传递给制冷剂的流体。

常用的有空气、水、盐水（3）冷却剂：带走冷凝器中制冷剂释放的热量的工作介质。常用的有空气和水常用制冷剂R134aR502R22R12R12对大气臭氧层有严重破坏作用，并产生温室效应，能与矿物性润滑油无限溶解。R22对大气臭氧层有轻微破坏作用，并产生温室效应,部分地与润滑油互溶。R502是一种性能良好的低温制冷剂,具有冷冻容量高、致冷速度快的优异制冷性能。但也会破坏臭氧层是一种较新型的制冷剂，其蒸发温度为-26.5℃。不会破坏空气中的臭氧层，但会造成温室效应。是比较理想的R12替代制冷剂。小节概述压缩式制冷吸收式制冷热泵吸收式制冷基本构成发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器四个主要部件以及节流阀、溶液泵和溶液热交换器等构成。吸收式制冷原理代替压缩机吸收式制冷原理吸收式制冷吸收式制冷循环以热驱动制冷，吸收过程要释放大量的热。通常，吸收式制冷热的排热量约为压缩式制冷机的两倍，制冷需要大量的冷却水。吸收式制冷分类按照驱动热源不同：余热型直燃型蒸汽型热水型按照用途不同冷水机组冷热水机组热泵机组两种吸收式制冷溴化锂-水吸收式制冷；水-氨气吸收式制冷。1、制冷机和吸收剂不同2、工作温度不同氨机组蒸发温度可达到-60℃，用于冷库，速冻较多。溴化锂机组是用水作为制冷剂，蒸发温度在0度以上，出水在5度以上，广泛用于空调制冷，或者工艺用水温度在0度以上。两种吸收式制冷3、运行成本溴化锂机组用电量很小，2000kw的制冷量耗电量也就是10千瓦左右，如果氨机同样的制冷量耗电量在500千瓦左右。4、其它氨这个是易燃易爆有毒的气体，使用不安全。溴化锂机组会有严重的腐蚀与结晶问题。溴化锂吸收式制冷与压缩式制冷1、COP：溴化锂机组最大在1.25左右；电制冷一般在3-6.2、造价成本溴化锂对原材料消耗巨大，制造工序多，对工艺要求很高3、维护成本一般，2年需要再生一次，价格不菲。4、革新慢目前创新较少，且用户蒸汽、燃气开口费贵溴化锂吸收式制冷与压缩式制冷既然如此，为什么溴化锂还有使用价值？大环境：电能紧张、有廉价废热。例如：电厂有发电后的低压蒸汽、化肥厂的废热水等综合来看，依然由不错的利用价值。小节概述压缩式制冷吸收式制冷热泵热泵同学们可以列举一下所学的热泵技术吗？空气源热泵

这种热泵以环境空气作为热源，优点是可随处取得，无地域性。限制？同学们可以说下它同空调的区别吗？空气源热泵空气源热泵工作原理水源热泵水源热泵以水为热源，优点是水的容量大，传热性能好，所以换热设备较为紧凑。水温一般比较稳定，所以运行工况稳定，但受地域限制。水源热泵地源热泵地源热泵以大地作为热源，以土壤作为最直接和稳定的换热器，通过介质（一般是水）作为热载体，并使其在封闭管道回路中循环流动，与土壤进行换热。优点？缺点地源热泵太阳能热泵太阳能空调/热泵系统新能源利用与节能相结合，兼顾太阳能的诸多优