柴油机热泵利用柴油机作为原动机，产生的机械能推动压缩机工作，或者用来发电，然后供给电动机驱动热泵压缩机。同时可将柴油机中部分排气热损失及冷却系统热损失加以回收利用，以提高能量利用率。

对柴油机的热平衡分析发现，柴油机存在很大的余热损失，估计可占随燃料带入柴油机热量的52％～78％。从某1000 kW柴油发电机组热平衡图（图5-14）可以看出，排气及冷却水所带走的热量占到44.6％，其量超过输出的有用功，而且烟温达380℃（小型机达500℃），属中温余热，冷却水温一般在55～60℃，这些均可加以利用。因此使这部分热损失得以充分利用，是扩大热能利用率，达到节能目的的有效途径。

图5-14　柴油发电机组热平衡图

热泵是一个热力系统，它花费少量的可用能，便可将热能从温度较低的环境（低温物体或冷源）传递到温度较高的空间（高温物体或热源），也就是说，热泵能从周围环境取得一部分损失能。据此，提出了一种由发动机驱动热泵的系统，以提高能量利用率。一个理想系统不但能以最小的可用能供给发动机驱动热泵，而且还要能从周围环境中沿着可逆变化最大限度地回收损失能。由于柴油机效率高，用它来驱动热泵压缩机是最好的方法。一方面柴油机做功驱动热泵，另一方面可采取措施将排气及冷却水带走的能量回收到供暖系统中。

柴油机热泵的一个应用是供暖系统。根据供暖的需要，将从柴油机回收的热能QHP与由在冷凝器温度下热泵供给的热能QR进行串联（图5-15）或并联（图5-16）。在这两种情况下可以得到相同的总热效率。如串联情况下，供暖系统提供的总热量QH=QHP+QR；在并联情况下，给予供暖系统的热量QH=QHP，QR用于供暖或者供热水利用。不管何种情况，热泵供给的热能和烟气余热都能得到充分的利用。

除了利用热机及烟气余热提供动力外，还能引入交流发电机，构成复合供能系统，其原理如图5-17所示。

交流发电机发出的电，可以部分或全部地供给电动机驱动热泵压缩机。在仅有一部分电能用来驱动热泵压缩机的情况下，这种系统所传递的热量比上述系统要低。因此，这种复合供能装置的总热效率要比发动机直接驱动热泵系统的低。

但当需要热泵进行长期运转并满足供暖的大部分需要量时，该复合供能系统的优点就愈来愈显著了。因此在实际应用中，就须仔细调整热泵，使之与供暖需要及热机的特性相适应。由于这种系统具有能量自立性的特点，它仍具有一定的竞争能力。

图5-15　串联方式的柴油机热力供暖系统

图5-16　并联方式的柴油机热力供暖系统

图5-17　复合供能系统示意图(www.daowen.com)

柴油机作为热泵的动力源，除了其效率高、具有优良的运行特性及能回收排气和冷却水中的能量外，在中低速范围内它还具有燃用劣质燃油的能力。

研究表明，柴油机热泵装置的最经济的冷凝温度仅与热源性质有关，在热泵蒸发温度为20℃时，柴油机热泵装置的油耗要比普通燃油的供热装置低45％左右。

通过对柴油机热泵供暖装置与其他供暖装置的比较，发现该装置具有很大的发展潜力：

（1）可充分利用柴油机热效率高、运转特性优良等优点；

（2）可以将柴油机冷却系统与排气的热损失的绝大部分加以回收利用，从而达到提高供暖效率及节能的目的；

（3）如能大幅度降低柴油机热泵复合装置特别是热泵的零部件价格，提高其生产批量，那么这种装置就具有很好的应用前景。因此，进一步深入研究和开发制造柴油机热泵复合供暖系统，将对我国区域供暖的发展以及节约宝贵的石油资源都具有重要的意义。

柴油机热泵的另一个应用为干燥系统。由于柴油机余热温度（约为80℃）高于干燥室入口空气温度（约为70℃），因此可以直接用换热器对余热进行回收。在风道中设置换热器回收柴油机冷却水和烟气余热，以提高系统一次能源利用率，用于干燥农产品。热泵干燥系统如图5-18所示。

图5-18　热泵干燥系统流程图

1—流化床干燥室；2—阀门；3—风机2；4—风机1；5—烟气换热器；6—柴油机；7—发电机；8—散热器；9—蒸发器；10—压缩机；11—节流阀；12—冷凝器

热泵干燥系统由热泵系统（冷凝器、发电机、散热器和压缩机）、柴油发电机组（柴油机、发电机、散热器）、烟气换热器、风机、流化床干燥室等组成。风机2将环境状态的新鲜空气吹入流化床，对经过干燥后的热物料进行冷却，并回收物料显热。热空气经过风机1从下方进入流化床干燥室，吸湿降温后，前段排气进入热泵蒸发器，在蒸发器中回收水蒸气潜热和空气显热，然后排入大气。干燥室后段排气与回收了物料显热的新鲜空气混合后进入热泵冷凝器加热，然后依次经过散热器和烟气换热器，回收余热后被风机1鼓入干燥室，继续循环。干燥系统运行时，柴油发电机、热泵和风机等各个部分相互耦合。干燥负荷变化会影响风机、热泵的功耗与柴油发电机的输出；柴油发电机输出变化，其排出的余热量也会波动，直至达到新的平衡。