一种太阳能辅助空气源热泵设备研究

介绍了一种太阳能辅助空气源热泵设备。该设备通过渗透型空气集热器预热蒸发器侧空气,不仅可以提高热泵的能效,也可以扩大热泵的适应地域的范围。本研究采用计算机软件模拟方法研究了典型气候区室外温度对空气源热泵制热性能的影响,并现场实际测试了太阳能集热系统对室外温度的提升能力和室外温度提升前后热泵的能效系数增量,模拟计算和实际测试结果互相印证。设备对进入蒸发器的空气进行预热,经计算和实际测试证实,设备能够有效提升空气源热泵的能效达23.4%以上。设备可在成熟的空气源热泵基础上直接进行简单改装,初投资低,操作简单;设备蒸发器侧空气温度每提高1℃,机组COP增量约为0.068,效益显著。设备在当前北方地区大力推行空气源热泵供热的背景下,具有显著的应用推广价值。     

太阳能-土壤复合式地源热泵供暖的实验研究

在所建立的太阳能土壤复合式地源热泵实验台上,进行了单眼埋管井取热土壤源热泵供暖(模拟埋管面积不够的情形)和复合式地源热泵供暖的实验研究.结果表明,热泵机组从单眼埋管井取热时,冷凝器出水温度只有35 ℃左右,并且机组运行一段时间后,蒸发器出现结冰现象,造成了压缩机连续启停的不稳定工况;复合式系统运行时,蒸发压力始终保持在较高的水平,冷凝器出水温度达到43 ℃左右,可以满足风机盘管冬季工况的要求,复合式系统的机组平均制热性能系数为3.7.     

双热源热泵制热水与供暖性能诊断

通过对3种热泵供暖性能系数(COP)比较可知,太阳能热泵供暖COP值比空气源热泵高.运用试验分析和理论计算发现压缩机电效率随压缩机压缩比的增加呈线性下降规律,并直接导致双热源热泵系统制热水性能系数(COP)偏低,当热水温度超过时,COP值甚至＜1.通过对系统供暖试验数据的拟合得到2个表征双热源热泵系统供暖性能优劣的数学模型,试验和模型都显示出当蒸发器进口水温为28℃左右时,系统供暖COP值最大,而当蒸发器进口水温偏离该值时,COP值都会下降.对双热源热泵系统制热水和供暖的不可逆程度分析发现当压缩机压缩比ε=3.4时,系统运行更接近可逆过程,即系统运行最佳,压缩比偏离该值会导致系统不可逆损失增加.     

太阳能、热泵、燃气联合供热系统能效测试

介绍太阳能集热器、空气源热泵和燃气壁挂炉联合供热系统的流程和控制策略。为了评价系统及各单元在不同运行工况下的性能,对系统进行测试,提出8种测试工况以及能效指标。在佛山地区搭建太阳能集热器-空气源热泵-燃气壁挂炉联合供热系统的实验台。由测试结果可知,系统在不同工况下,太阳能保证率最大为45.9%,空气源热泵的COP最大为5.13,燃气权重最大为0.57,系统综合能效比最大为2.62。     

相变蓄热蒸发型空气源热泵控制系统的开发

相变蓄热蒸发型空气源热泵系统能很好地解决空气源热泵供热过程中存在的能量供需矛盾,提高其性能,但必须有高性能控制系统作保障。开发的控制系统采用基于STM32F103微控制器的数据采集与输出控制电路,可实时采集热泵机组主要设备进出口管路温度、压缩机压力及水箱液位高度等参数,主中处理器(CPU)通过RS232总线将相关参数发送至人机界面(HMI),用于显示系统各动态参数。该系统还可对压缩机、水泵、四通换向阀、蒸发器及管路电磁阀进行启停控制,实现了热泵系统供热-蓄热、供热-放热和除霜-放热模式下的自动稳定运行。现场测试表明,控制系统性能稳定、运行可靠、节能效果良好。     

太阳能—燃气热泵系统供热水模拟研究

本文建立了太阳能—燃气热泵系统供热模型,对系统内压缩机、蒸发器、冷凝器进行耦合。利用数值模拟的方法对太阳能-热泵系统的两种供热运行模式:单一太阳能模式,太阳能-热泵联用模式进行了研究。通过模拟得到系统在不同工作条件下的系统特性,从而得出了系统在不同工况下的最佳运行模式。     

太阳能-空气源/水源热泵双级耦合地板采暖系统在寒冷地区的应用

本文分析北京地区某办公建筑主动式太阳能与空气源/水源热泵双级耦合多能互补的地板采暖系统于2010～2011年冬季实际运行情况,在满足采暖要求的同时,取得良好的节能减排效果,节能率76%。采用空气源热泵与水源热泵耦合系统,能够解决R22工质的单级空气源热泵在低温环境下制取供暖热水,压缩机压缩比大,工质流率低,压缩机出力下降较多等问题,提高能效比。在充分利用太阳能的基础上,使空气源热泵采暖在北方寒冷地区得到有效的应用。     

太阳能／空气复合热源热泵机组研究

针对空气源热泵用于冬季供热时存在的不足及太阳能热泵应用特点,提出可同时利用空气和太阳能两种低位热源的复合热源热泵模式:制热工况时,该热泵机组有两个并联的蒸发器;制冷工况时,机组有两个并联的冷凝器.建立了复合源热泵系统的稳态仿真模型,对复合热源热泵机组样机进行了测试,模型分析和测试结果表明,复合源热泵机组的性能大大优于传统的风冷热泵机组.     

太阳能热泵机组内蒸发器的模型与仿真研究

对太阳能热泵机组内蒸发器稳态分布参数模型进行仿真算法设计,以压缩机进、出口压力值、蒸发器冷冻水的入口温度、蒸发温度、蒸发器内水流量以及蒸发器简化模型计算出的蒸发器吸热量计算值作为输入参数,建立了基于神经网络的蒸发器优化模型.通过太阳能热泵系统实测数据学习而形成的蒸发器优化模型明显提高了仿真的速度及精度,运用该模型能够降低太阳能热泵系统的研究成本和缩短其设计周期.     

变频空气源热泵结霜工况动态运行特性的现场实测研究

空气源热泵结霜过程会恶化机组的运行性能,制约其长效运行,而变频空气热泵在结霜工况下运行时,由于机组自身的动态调节,表现出不同的运行特性。为探究变频空气源热泵在结霜工况下的动态运行特性,本文在标准融霜工况下,对变频空气源热泵从初始时高转速运行到稳定时低转速运行的动态调节过程进行了现场实测研究。测试结果表明:机组压缩机的降速调节会改善机组结霜程度,提升机组供热能效的效果,压缩机转速每降低1 rps,平均结霜速率会减小0. 01 g/(min·m2),结除霜过程总能效比能升高0. 02。测试共经历了5个结除霜循环,压缩机平均转速从77 rps逐渐降至57 rps,平均结霜速率降低了41%,结除霜过程总能效比提高了30%。本文研究可为变频ASHP在结霜工况下实际运行性能的优化提供参考。     

新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统实验研究

基于新型复合热源换热器,将水冷式微热管阵列光伏光热(MHPA-PV/T)集热器与空气源热泵相结合,提出了1种新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统,并对其进行了实验研究。研究结果表明,在环境温度10℃、太阳能热水温度15℃、循环流量250 L/h时,复合热源供热的热泵平均COP约为3.26,比相同环境温度下空气供热模式的热泵提高了9.4%,缩短了13.3%的加热时间。     

基于预热冷空气的太阳能耦合空气源热泵系统研究

针对空气源热泵在寒冷地区运行过程中存在的结霜、压缩机液击等问题,在传统太阳能辅助空气源热泵系统的基础上,在热泵蒸发器前串联空气预热器。以兰州地区为例,阐述了采用这一新型方式的系统优缺点及其在兰州地区推广应用的必要性和可行性。分析表明：当室外冷空气温度低至冬季最低气温时,该系统可有效地解决以上问题,提高热泵的运行稳定性,节能经济性可观,解决了冬季运行难的问题,为寒冷地区热泵技术的推广应用提供了参考依据。     

某工程土壤源热泵间歇运行的测试研究

土壤源热泵系统作为一项节能、环保的空调系统方式,目前已得到广泛应用.然而土壤源热泵系统的埋地换热器受土壤物性影响较大,连续运行时热泵机组的冷凝温度或蒸发温度会受土壤温度的影响发生波动,从而导致热泵机组和系统的能效比发生变化.笔者以实际工程为测试对象,重点分析了土壤源热泵系统间歇运行对机组和系统能效比EER的影响,得出在该工程土壤源热泵系统间歇运行测试条件下,机组EER基本稳定在4.5之上,系统EER基本维持在2.5左右,达到了较高的运行效率.     

地埋管地源热泵制热性能测试与分析

理论分析地埋管地源热泵相比空气源热泵的节能率。结合工程实例,对地埋管地源热泵地埋管换热器进出水温度、冷凝器进出水温度、热泵机组日能效比、供暖期能效比进行了实测计算。在测试期,地埋管换热器进出水温度、冷凝器进出水温度均在正常范围内波动。日能效比基本不随室外温度的变化而波动,说明热泵机组的制热性能比较稳定。供暖期能效比为3.05,说明该项目地源热泵的制热性能比较理想。     

低环境温度空气源热泵机组在北京冬季运行的性能

2013年供暖季,对安装在北京某办公建筑中的一台采用中间补气的涡旋压缩机准双级压缩空气源热泵热水机组进行了实际性能测试。对制热量、耗电量等性能参数进行了统计分析,结果表明:该空气源热泵机组在测试期间运行稳定,平均出水温度为42.0℃,供热季节能效比HSPF约为3.20kW·h/(kW·h);在室外温度为-8℃时的能效比仍能保持在2.8kW·h/(kW·h)以上,说明采用中间补气的低环境温度空气源热泵机组在北京作为冬季供暖热源具有较好的运行性能。     

重庆地区地表水地源热泵系统冬季供暖工程应用

以重庆地区5个地表水地源热泵项目为例,对其冬季供暖运行工况进行了实测,并与空气源热泵和锅炉供暖进行了比较.结果表明,江水源热泵系统的机组制热性能系数COP和系统制热能效比EER分别能达到2.8～5.3和2.7～4.3,湖水源热泵系统的COP和EER分别能达到4.4和3.0,并且室内温度和相对湿度分别能保持在20℃左右和40％以上;相比于空气源热泵和锅炉供暖,地表水地源热泵系统冬季供暖的能效提高率分别达到了8.0％～72.0％和18.0％～87.9％,节能显著.     

低温环境下CO2空气源热泵系统模型及实验研究

主要研究了在低温环境下利用CO2空气源热泵进行采暖的可行性。建立了一个静态的CO2空气源热泵的数学模型,并且充分考虑了各组成部件(空气冷却器、蒸发器、压缩机和膨胀阀)的热交换特性。为了验证模型，对一套CO2热泵采暖系统进行了现场测试。通过模拟和实验的对比，分析了进水温度和室外温度对系统特性的影响，然后还分析了引入回热器对系统效率提升的影响。通过上述的分析，在室外温度为-20℃时，系统的COPh可以达到2.25，在低温环境下使用CO2热泵进行采暖是可行的； 引入回热器使系统效率提升5%左右。     

用户侧变流量运行空气源热泵供暖技术经济性

济南市某住宅楼(供暖面积为4 650 m~2)采用空气源热泵机组作为热源进行供暖,介绍热泵供暖系统流程。采用TRNSYS模拟软件,模拟供暖期逐时热负荷。基于热泵供暖系统设备配置,对热泵机组、热泵侧水泵、用户侧水泵(变流量运行)、蓄热水箱进行选型。采用TRNSYS模拟软件建立热泵供暖系统能耗模型,模拟计算最冷日性能指标(用户逐时供水温度、热泵机组逐时制热性能系数、热泵供暖系统逐时能效比)、最冷月性能指标(用户日平均供水温度、热泵机组日平均制热性能系数、热泵供暖系统日平均能效比)、供暖期性能指标(热泵机组供暖期平均制热性能系数、热泵供暖系统供暖期平均能效比)、供暖期经济指标(耗电量、单位供暖面积电费)。最冷日、最冷月用户供水温度稳定,在40℃左右。热泵机组供暖期平均制热性能系数为3. 10,热泵供暖系统供暖期平均能效比为2. 94。热泵供暖系统供暖期耗电量为74. 09 MW·h,电价按当地第三档电价0. 847元/(kW·h)考虑,单位供暖面积电费为13. 5元/m~2。用户侧变流量运行条件下,空气源热泵供暖系统技术与经济性均比较理想。     

基于预热冷空气的太阳能耦合空气源热泵系统研究

针对空气源热泵在寒冷地区运行过程中存在的结霜、压缩机液击等问题,在传统太阳能辅助空气源热泵系统的基础上,通过在热泵蒸发器前串联空气预热器的新型方式,同时以兰州地区为例,阐述了该系统的优缺点及其在兰州地区推广应用的必要性和可行性。分析表明：当室外冷空气温度低至冬季最低气温时,该系统可有效地解决以上问题,提高运行稳定性,节能经济性可观,从而解决了冬季运行难的问题,为寒冷地区热泵技术的推广应用提供了参考依据。     

学生用热水规律及热泵热水系统的运行特性与策略分析

主要研究了大学生的用热水规律及热泵热水系统的运行特性.采用控制变量法,分析了环境温度、热水温度对热泵热水机组能效比的影响;分析了土壤源热泵与空气源热泵混合的热水系统中,两种热泵的配合运行问题,以及承压保温水箱对热泵热水系统能耗及能效比的影响.结合大学生的实际用水规律、室外环境温度及峰谷分时电价,提出了学生宿舍空气源热泵热水系统的经济运行策略.