《熱泵原理與工程設計》主要分為兩個部分，首先對熱泵技術進行了介紹，重點闡述了蒸氣壓縮式熱泵和吸收式熱泵的工作原理和結構部件，然后針對不同類型的低位熱源，闡述了幾種應用比較廣泛的熱泵系統(tǒng)的應用形式、結構組成和設計方法，包括土壤源熱泵、地下水源熱泵、地表水源熱泵、污水源熱泵和空氣源熱泵，并且講述了熱泵機房的工程設計內容和方法，最后介紹了幾個大中型熱泵空調系統(tǒng)的工程應用案例。
本書可以作為高等學校新能源科學與工程專業(yè)、建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)本科生及研究生的教學用書，也可以為熱能工程技術人員提供參考。
唐志偉，北京工業(yè)大學環(huán)境與能源工程學院，副教授，從事深層地熱能和淺層地熱能的利用研究達15年，完成了幾拾個工程項目的設計和建設，熟悉地熱利用裝備，熟悉建筑物空調系統(tǒng)的設計和安裝，地熱利用技術成果被北京市列為2008年奧運推介項目。從事有色金屬生產工藝的節(jié)能改造，在鋁型材氧化線表面處理工藝上，節(jié)能率達到30%以上。從事燃氣鍋爐煙氣的全熱回收研究，能夠使鍋爐熱效率提高15%。從事一線授課，多次講述工程熱力學、傳熱學以及地熱利用技術。在國內核心期刊發(fā)表40多篇，SCI文章6篇。
第1章 概述 1
1.1 熱泵的熱力學原理 1
1.1.1 熱泵的定義 1
1.1.2 逆卡諾（Carnot）循環(huán) 2
1.1.3 洛倫茲（Lorenz）循環(huán) 3
1.1.4 熱泵的性能指標 3
1.2 熱泵的節(jié)能和環(huán)境效益 5
1.2.1 熱泵的節(jié)能效益 5
1.2.2 熱泵的環(huán)境效益 5
1.3 熱泵的低位熱源 5
1.3.1 空氣 5
1.3.2 太陽能 6
1.3.3 淺層地熱能 7
1.3.4 余熱能 7
1.4 熱泵的驅動能源和驅動裝置 9
1.4.1 驅動能源和能源利用系數(shù) 9
1.4.2 驅動裝置 10
1.5 熱泵的分類 11
1.5.1 按工作原理分類 11
1.5.2 按載熱（冷）介質分類 14
1.5.3 按低位熱源分類 16
1.5.4 按熱泵制取熱能的溫度分類 18
1.6 熱泵的發(fā)展歷程與政策支持 18
第2章 蒸氣壓縮式熱泵 22
2.1 蒸氣壓縮式熱泵循環(huán) 22
2.1.1 蒸氣壓縮式熱泵工作過程 22
2.1.2 蒸氣壓縮式熱泵的循環(huán) 23
2.1.3 蒸氣壓縮式熱泵理論循環(huán)熱力計算 26
2.2 蒸氣壓縮式熱泵工質 31
2.2.1 熱泵工質的發(fā)展歷程 31
2.2.2 熱泵工質的分類及編號 32
2.2.3 對熱泵工質的要求 35
2.2.4 常用熱泵工質 42
2.3 蒸氣壓縮式熱泵的基本部件 43
2.3.1 蒸氣壓縮式熱泵壓縮機 43
2.3.2 蒸氣壓縮式熱泵換熱器 64
2.3.3 蒸氣壓縮式熱泵節(jié)流裝置 73
2.4 蒸氣壓縮式熱泵的其他部件 75
2.4.1 四通換向閥 75
2.4.2 過濾器 75
2.4.3 氣液分離器 76
2.4.4 油分離器 77
2.4.5 儲液器 77
2.4.6 電磁閥 77
第3章 吸收式熱泵 78
3.1 吸收式熱泵概述 78
3.1.1 吸收式熱泵的基本構成和工作過程 78
3.1.2 吸收式熱泵的熱力系數(shù) 79
3.1.3 吸收式熱泵的分類 80
3.2 吸收式熱泵的工質對 81
3.2.1 工質對的選擇 81
3.2.2 水-溴化鋰工質對的基本特性 83
3.3 吸收式熱泵循環(huán)及計算 88
3.3.1 吸收式熱泵循環(huán) 88
3.3.2 單效溴化鋰吸收式熱泵循環(huán)及計算 90
3.3.3 雙效溴化鋰吸收式熱泵循環(huán)及計算 96
3.3.4 第二類吸收式熱泵的循環(huán) 102
3.4 吸收式熱泵的結構和流程 106
3.4.1 單效溴化鋰吸收式熱泵的結構和流程 106
3.4.2 雙效溴化鋰吸收式熱泵的結構和流程 108
3.5 吸收式熱泵的主要部件 110
3.5.1 發(fā)生器 110
3.5.2 吸收器 112
3.5.3 冷凝器 113
3.5.4 蒸發(fā)器 114
3.5.5 溶液熱交換器 114
3.5.6 工質節(jié)流部件 115
3.5.7 凝水換熱器 115
3.5.8 抽氣裝置 115
3.5.9 屏蔽泵 116
3.5.10 燃燒裝置 117
3.5.11 安全裝置 118
第4章 土壤源熱泵系統(tǒng)設計 120
4.1 土壤源熱泵系統(tǒng)概述 120
4.1.1 土壤源熱泵的定義 120
4.1.2 土壤源熱泵系統(tǒng)結構 120
4.1.3 地埋管換熱系統(tǒng)的形式 121
4.1.4 土壤源熱泵系統(tǒng)的特點 127
4.2 土壤換熱器管材及換熱介質 128
4.2.1 土壤換熱器管材 128
4.2.2 管材規(guī)格和壓力級別 128
4.2.3 土壤換熱器循環(huán)介質 130
4.3 地埋管換熱系統(tǒng)設計 131
4.3.1 地埋管換熱器負荷計算 131
4.3.2 土壤熱物性測試與計算 132
4.3.3 土壤換熱器數(shù)量計算 141
4.3.4 土壤換熱器布置形式 148
4.3.5 土壤換熱器阻力損失計算 151
4.4 土壤熱平衡問題 157
4.4.1 土壤熱平衡概念 157
4.4.2 土壤熱失衡的原因 157
4.4.3 土壤熱失衡的影響和危害 158
4.4.4 解決方案 158
4.5 土壤源熱泵-冷卻塔復合式系統(tǒng) 159
4.5.1 復合系統(tǒng)的形式 159
4.5.2 控制策略 160
4.5.3 復合系統(tǒng)的設備選型 161
4.5.4 復合系統(tǒng)的設計優(yōu)化與關鍵問題 164
4.6 土壤源熱泵-太陽能復合系統(tǒng) 165
4.6.1 復合系統(tǒng)的形式 165
4.6.2 太陽能集熱系統(tǒng)設計 167
4.6.3 系統(tǒng)應用的關鍵問題 169
第5章 地下水源熱泵系統(tǒng)設計 171
5.1 地下水資源 171
5.1.1 地下水的形成 171
5.1.2 地下水的類型 172
5.1.3 地下水的性質 172
5.2 地下水資源勘察與系統(tǒng)形式 176
5.2.1 地下水資源勘察 176
5.2.2 地下水源熱泵系統(tǒng)的形式 177
5.3 地下水換熱系統(tǒng)設計 178
5.3.1 設計基本步驟 178
5.3.2 地下水總水量的確定 178
5.3.3 板式換熱器的選擇 179
5.4 熱源井的設計與施工 180
5.4.1 熱源井的形式 180
5.4.2 管井的構造 181
5.4.3 過濾器的設計要點 182
5.4.4 單井流量 185
5.4.5 管井的施工 186
5.4.6 管井的維護與管理 187
5.5 地下水的回灌 188
5.5.1 地下水回灌技術 188
5.5.2 回灌井回灌的設計施工要點 191
5.6 地下水源熱泵系統(tǒng)設計需要注意的問題 192
第6章 地表水源熱泵系統(tǒng)設計 194
6.1 地表水源熱泵系統(tǒng)概述 194
6.1.1 地表水 194
6.1.2 地表水源熱泵應用的形式 195
6.1.3 地表水源熱泵的特點 197
6.1.4 地表水源熱泵研究與應用中存在的主要問題 197
6.2 地表水源熱泵工程勘察 198
6.2.1 工程場地及地表水源勘察 198
6.2.2 地表水設計水溫的確定 198
6.3 開式地表水源熱泵系統(tǒng)設計 199
6.3.1 取水口的位置 199
6.3.2 岸邊式取水構筑物 200
6.3.3 河床式取水構筑物 202
6.3.4 浮船取水 205
6.3.5 滲濾取水 206
6.3.6 地表水排水設施 207
6.4 閉式地表水源熱泵系統(tǒng)設計 208
6.4.1 閉式地表水源熱泵設計步驟 208
6.4.2 盤卷式盤管換熱器設計 209
6.5 海水源熱泵系統(tǒng)設計 217
6.5.1 海水源熱泵系統(tǒng)設計的基本原則 217
6.5.2 海水源熱泵系統(tǒng)的設計方案 217
6.5.3 海水取水構筑物 218
6.6 地表水水質的影響 220
6.6.1 結垢問題 220
6.6.2 堵塞問題 221
6.6.3 腐蝕問題 222
6.6.4 水生生物的影響 224
第7章 污水源熱泵系統(tǒng)設計 225
7.1 污水源熱泵系統(tǒng)概述 225
7.1.1 污水源熱泵的特點 225
7.1.2 污水的特性 226
7.1.3 工業(yè)污廢水 228
7.1.4 系統(tǒng)形式 228
7.2 污水源熱泵應用的關鍵問題 230
7.2.1 污染物問題 231
7.2.2 污垢問題 232
7.2.3 腐蝕問題 234
7.3 污水源熱泵系統(tǒng)設計 235
7.3.1 系統(tǒng)設計的前提條件 235
7.3.2 污水水源 235
7.3.3 循環(huán)系統(tǒng)設計 235
7.3.4 設備的選用 237
7.4 污水引退水系統(tǒng)設計 238
7.4.1 城市原生污水引退水 238
7.4.2 污水處理廠引退水 241
第8章 空氣源熱泵系統(tǒng)設計 242
8.1 空氣源熱泵機組 242
8.2 空氣源熱泵機組的除霜 244
8.2.1 空氣源熱泵的結霜 244
8.2.2 除霜方法 246
8.2.3 除霜控制 248
8.3 空氣源熱泵在寒冷地區(qū)的應用 249
8.3.1 空氣源熱泵在低溫工況存在的問題 249
8.3.2 改善空氣源熱泵低溫運行特性的技術措施 250
8.4 空氣源熱泵系統(tǒng)設計 255
8.4.1 方案選擇中的注意事項 255
8.4.2 空氣源熱泵機組的名義工況與變工況特性 258
8.4.3 空氣源熱泵機組及輔助熱源的設計選型 262
第9章 熱泵冷熱源機房設備選型計算 268
9.1 熱泵機組的選擇 268
9.2 循環(huán)水泵 269
9.2.1 循環(huán)水泵選型參數(shù) 269
9.2.2 阻力計算 270
9.3 系統(tǒng)定壓補水 280
9.3.1 開式膨脹水箱 280
9.3.2 氣壓罐定壓 282
9.3.3 變頻補水泵定壓 283
9.4 軟化水處理設備 284
9.5 其他設備 285
9.5.1 冷卻塔 285
9.5.2 分/集水器 286
9.5.3 旋流除沙器 287
第10章 熱泵系統(tǒng)設計案例 288
10.1 土壤源熱泵系統(tǒng)設計案例 288
10.2 地下水源熱泵系統(tǒng)設計案例 293
10.3 地表水源熱泵系統(tǒng)設計案例 298
10.4 污水源熱泵系統(tǒng)設計案例 303
參考文獻 307
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