热泵技术与应用 第3版

定　　价：48 元

丛书名：“十三五”国家重点出版物出版规划项目 面向可持续发展的土建类工程教育丛书

• 作者：张昌
• 出版时间：2019/2/1
• ISBN：9787111616399
• 出 版 社：机械工业出版社

• 中图法分类：TH38 
• 纸张：胶版纸
• 开本：16开

内容简介

本书主要阐述热泵的基本原理和主要设备,以及热泵空调系统的设计方法和技术措施。其内容包括热泵机组的工作原理、空气源热泵系统设计、水源热泵系统设计、土壤源热泵系统设计,并介绍了大型公共建筑热泵空调工程的成功应用实例。本书注重知识的系统性,内容全面详实,反映了热泵领域*新的科学研究成果和工程应用进展。

序 言

２０１８ 年 １ 月 ３０ 日， 教育部发布了 《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》， 这是我国发布的第一个高等教育教学质量国家标准。 其中， 对建筑环境与能源应用工程专业的知识体系和核心课程体系都做了明确规定。 各高校根据
该标准修订教学计划， 培养体现各自办学特色的专业人才。 这无疑对专业课程教材提出了更广的选用范围和更高的质量要求。 另外， 建筑环境与能源应用工程系列规划教材入选 “ 十三五” 国家重点出版物出版规划项目， 为各高校构建
各具特色的专业课程体系提供了足够丰富的教材选配空间。 因此， 有必要再次修订 《热泵技术与应用》， 以提高本书的整体质量， 进一步促进教材向精品迈进， 推动课程教学从 “ 教得好” 向 “ 学得好” 转变。
在第 ２ 版的基础上， 本次修订工作主要集中体现在以下五个方面：
１） 补充了与热泵技术有关的国家或行业政策， 更新了相关数据和技术信息。
２） 以已经商业化的新工质 Ｒ１２３４ｙｆ 为例， 阐述了工质的热力性质计算
原理。
３） 检查了全部插图并且修改了部分细节， 便于教师在课堂上正确解说相关
内容。
４） 推敲了各章节的文字和标点符号， 力求书面语言表达精准、 语法正确、
逻辑合理， 使得读者能在阅读过程中准确无误地理解教材内容。
５） 陈焰华和於仲义更新了部分热泵技术的工程案例。
本次电子课件的修订由邱庆龄完成。《热泵技术与应用》 从开始编写至第 ３ 版修订完毕历经十年， 在全体编写教师的共同努力下， 顺应了时代的发展且满足了专业教学的需求。 高校广大师生
以及暖通空调工程技术人员也期待本教材不断提高成为精品出版物。 但是， 由于编者的水平有限， 书中缺点和不妥之处在所难免， 敬请广大师生和专家学者批评指正。
武汉纺织大学
张 昌
２０１８ 年 ５ 月于武昌南湖

目 录

第 3 版前言
第 2 版前言
第 1 版前言
第 1 章 概论 1
1. 1 热泵的节能与环境效益 1
1. 1. 1 热泵的定义 1
1. 1. 2 热泵的节能效益 1
1. 1. 3 热泵的环境效益 2
1. 2 热泵循环的热力学原理 2
1. 2. 1 逆卡诺循环 2
1. 2. 2 洛伦兹循环 3
1. 2. 3 热泵的热力经济性指标 3
1. 3 热泵的低位热源 4
1. 3. 1 空气 4
1. 3. 2 水 5
1. 3. 3 土壤 8
1. 3. 4 太阳能 8
1. 4 热泵的驱动能源和驱动装置 9
1. 4. 1 热泵的驱动能源和能源利用系数 9
1. 4. 2 热泵的驱动装置 10
1. 5 热泵的分类 11
1. 5. 1 热泵的分类方法 11
1. 5. 2 按热泵机组换热器所接触的
载热介质分类 11
1. 5. 3 按低位热源分类 13
1. 6 热泵发展的历史与现状 15
思考题 19
第 2 章 蒸气压缩式热泵的工作原理 20
2. 1 蒸气压缩式热泵循环 20
2. 1. 1 单级蒸气压缩式热泵的工作过程 20
2. 1. 2 单级蒸气压缩式热泵循环在
压焓图上的表示 20
2. 1. 3 单级蒸气压缩式热泵的实际循环 22
2. 2 蒸气压缩式热泵的工质 26
2. 2. 1 热泵工质的发展历程 26
2. 2. 2 热泵工质与环境保护 27
2. 2. 3 对热泵工质的要求 29
2. 2. 4 常用的热泵工质 31
2. 2. 5 热泵工质的热力性质计算原理 33
2. 3 蒸气压缩式热泵的压缩机 35
2. 3. 1 热泵用压缩机的特点和要求 35
2. 3. 2 活塞式压缩机 36
2. 3. 3 涡旋式压缩机 39
2. 3. 4 螺杆式压缩机 40
2. 3. 5 离心式压缩机 44
2. 4 蒸气压缩式热泵机组 47
2. 4. 1 空气 - 空气热泵机组 47
2. 4. 2 空气 - 水热泵机组 48
2. 4. 3 水 - 水热泵机组 51
2. 4. 4 水 - 空气热泵机组 51
2. 5 蒸气压缩式热泵的故障分析与处理 52
2. 5. 1 无制热或制冷效果 52
2. 5. 2 热量或冷量不足 53
2. 5. 3 压缩机的吸气温度不正常 55
2. 5. 4 压缩机的排气压力和温度不正常 55
思考题 56
第 3 章 吸收式热泵的工作原理 57
3. 1 吸收式热泵概述 57
3. 1. 1 吸收式热泵的工作过程 57
3. 1. 2 吸收式热泵的分类 57
3. 1. 3 吸收式热泵的热力系数 59
3. 2 吸收式热泵的工质对 60
3. 2. 1 工质对的选择 60
3. 2. 2 溴化锂水溶液的性质 61
3. 3 吸收式热泵的循环及其计算 67目 录 Ⅶ
3. 3. 1 吸收式热泵的循环 67
3. 3. 2 单效溴化锂吸收式热泵的循环及其计算 68
3. 3. 3 双效溴化锂吸收式热泵的循环及其计算 71
3. 4 溴化锂吸收式热泵机组 74
3. 4. 1 单效溴化锂吸收式热泵机组的结构 74
3. 4. 2 双效溴化锂吸收式热泵机组的结构 76
3. 5 溴化锂吸收式热泵的安装调试与维护 78
3. 5. 1 溴化锂吸收式热泵的安装 78
3. 5. 2 溴化锂吸收式热泵的调试 79
3. 5. 3 溴化锂吸收式热泵的维护 81
思考题 83
第 4 章 空气源热泵系统设计 84
4. 1 空气源热泵机组的技术参数 84
4. 1. 1 空气源热泵机组的特点 84
4. 1. 2 空气源热泵机组的参数及相关标准 84
4. 2 空气源热泵机组的变工况特性 87
4. 2. 1 热源温度变化对机组供热能力的影响 87
4. 2. 2 热源温度变化对机组制冷能力的影响 88
4. 3 空气源热泵空调机组冬季除霜控制 89
4. 3. 1 结霜过程及其影响因素 89
4. 3. 2 除霜过程及其控制方法 91
4. 3. 3 空气源热泵除霜的研究方向 93
4. 4 空气源热泵系统的平衡点 94
4. 4. 1 热泵供热量与建筑物耗热量的供需矛盾 94
4. 4. 2 最佳平衡点温度 95
4. 4. 3 辅助加热 96
4. 4. 4 空气源热泵机组的能量调节 97
4. 5 空气源热泵系统设计要点 98
4. 5. 1 空调负荷的计算 98
4. 5. 2 空气源热泵系统方案选择 99
4. 5. 3 设备容量确定 102
4. 5. 4 水系统设计 102
4. 5. 5 新风处理 103
4. 5. 6 设备的布置设计 104
思考题 105
第 5 章 水源热泵系统设计 106
5. 1 水源热泵空调系统的特点和分类 106
5. 1. 1 水源热泵系统的特点 106
5. 1. 2 水源热泵机组的种类 106
5. 1. 3 水源热泵系统的分类 107
5. 2 水源热泵空调系统的运行性能 112
5. 2. 1 水源热泵机组的变工况性能 112
5. 2. 2 影响水源热泵系统运行性能的因素 115
5. 3 热源 ( 热汇) 水的处理方法与措施 117
5. 3. 1 热源 ( 热汇) 循环水系统的水处理方法 117
5. 3. 2 热源 ( 热汇) 循环水系统的水处理措施 118
5. 4 水源热泵空调系统设计要点 119
5. 4. 1 水文地质工程勘查 119
5. 4. 2 地下水回灌设计 120
5. 4. 3 地表水取水设计 121
5. 4. 4 与热源 (热汇) 交换的热量计算 121
5. 4. 5 水源热泵机组的选择 122
5. 4. 6 海水源热泵系统的特殊问题 122
5. 4. 7 污水源热泵系统的特殊问题 123
5. 5 地下水源热泵系统设计 124
5. 5. 1 开式环路地下水系统设计 124
5. 5. 2 闭式环路地下水系统设计 127
5. 5. 3 热源井的结构与设计要点 134
5. 6 地表水源热泵系统设计 138
5. 6. 1 闭式环路地表水热泵系统的设计 138
5. 6. 2 塑料盘管换热器设计 140
5. 6. 3 地表水取水口设计 146
5. 7 海水源热泵系统设计 148
5. 7. 1 海水源热泵系统的工作原理 148
5. 7. 2 海水源热泵系统设计的基本原则 149
5. 7. 3 海水源热泵系统设计方案 149
5. 7. 4 海水取水构筑物 149
5. 8 污水源热泵系统设计 152
5. 8. 1 污水源热泵系统设计方案 152
5. 8. 2 污水源热泵系统防堵､ 防腐､防垢措施 152
5. 8. 3 城市原生污水源取水设计 153
5. 8. 4 污水源热泵中心能源站设计的几个问题 154
5. 9 水环热泵系统设计 155
5. 9. 1 水环热泵系统的分区设计 155Ⅷ 热泵技术与应用 第 3 版
5. 9. 2 水环热泵系统的水系统设计 156
思考题 156
第 6 章 土壤源热泵系统设计 157
6. 1 土壤源热泵系统的特点､ 形式和结构 157
6. 1. 1 土壤源热泵系统的特点 157
6. 1. 2 土壤源热泵系统的形式与结构 158
6. 2 土壤换热器的传热分析 160
6. 2. 1 土壤换热器传热分析模型 160
6. 2. 2 土壤换热器传热过程分析 161
6. 2. 3 土壤换热器传热计算方法 161
6. 2. 4 土壤换热器传热的主要影响因素 164
6. 3 土壤换热器设计计算 168
6. 3. 1 土壤换热器的计算特点 168
6. 3. 2 土壤换热器的设计步骤 168
6. 3. 3 土壤换热器的换热负荷计算 169
6. 3. 4 土壤热物性测试 170
6. 3. 5 土壤换热器容量计算 173
6. 3. 6 土壤换热器系统水力计算 174
6. 4 复合式土壤源热泵系统设计 177
6. 4. 1 复合式土壤源热泵系统 177
6. 4. 2 辅助冷热源设计 178
6. 4. 3 复合式土壤源热泵
系统运行控制 178
6. 5 土壤换热器管材与循环介质 179
6. 5. 1 土壤换热器管材 179
6. 5. 2 管材规格和压力级别 179
6. 5. 3 土壤换热器循环介质 180
6. 6 土壤换热器的施工 182
6. 6. 1 施工前的准备工作 182
6. 6. 2 土壤换热器管道连接 183
6. 6. 3 水平埋管土壤换热器埋管安装 184
6. 6. 4 垂直式 U 形管土壤换热器施工 185
6. 6. 5 土壤换热器的检验与水压试验 186
6. 7 土壤源热泵运行管理与能效评价 186
6. 7. 1 运行管理 186
6. 7. 2 能效评价 187
思考题 188
第 7 章 热泵空调系统工程实例 189
7. 1 空气源热泵系统的工程实例 189
7. 1. 1 武汉图书馆空气源热泵空调系统设计 189
7. 1. 2 武汉正信大厦空气源热泵空调系统设计 192
7. 1. 3 武汉楚源大厦空气源热泵空调系统设计 196
7. 1. 4 武汉 × × 花园空气源热泵空调系统设计 200
7. 2 水源热泵系统的工程实例 205
7. 2. 1 武汉 × × × 花园水源热泵空调系统设计 205
7. 2. 2 武汉塔子湖全民健身大楼水源热泵空调系统设计 210
7. 2. 3 湖北大学图书馆水源热泵空调系统设计 214
7. 2. 4 连云港职业技术学院水源热泵空调系统设计 217
7. 3 土壤源热泵系统的工程实例 220
7. 3. 1 湖北省图书馆新馆土壤源热泵系统设计 220
7. 3. 2 武汉华中智谷园区土壤源热泵空调系统设计 225
7. 3. 3 神农架某接待中心土壤源热泵空调系统设计 229
7. 3. 4 武汉鑫龙湾小区土壤源热泵空调系统设计 233
7. 3. 5 中铁大桥局总部大楼土壤源热泵空调系统设计 238
第 8 章 热泵在其他领域的应用 243
8. 1 热泵在物料干燥中的应用 243
8. 1. 1 热泵干燥的原理 243
8. 1. 2 热泵干燥的应用 244
8. 2 热泵在工业和民用项目中的应用 248
8. 2. 1 热泵在工业余热回收中的应用意义 248
8. 2. 2 热泵在冶金企业中的应用实例 248
8. 2. 3 热泵在民用项目中的应用实例 249
8. 3 热泵在制药及化工中的应用 250
8. 3. 1 热泵在蒸发浓缩和蒸馏中的应用 250
8. 3. 2 热泵蒸发浓缩和蒸馏的工程实例 251
思考题 252
附录 253
附录 A 制冷空调工程常用单位换算 253
附录 B 湿空气主要热物理参数 254
附录 C 工质的热力学性质和压焓图 256
参考文献 270