新型太阳能光伏—热泵复合建筑供能系统及其性能实验研究

将基于平板微热管阵列技术的新型水冷光伏光热(Photoveltaic-thermal,PV/T)系统与双热源热泵相结合,提出1种新型太阳能光伏—热泵复合建筑供能系统。本文介绍了该复合建筑供能系统的组成、工作原理、运行模式及实验台的设计,并对PV/T系统与双热源热泵联合运行模式进行了实验研究与性能分析。PV/T系统峰值功率为1 170 W,压缩机功率为1HP的系统,在室外环境平均气温为4.0℃,平均辐照度684 W/m2条件下,热泵平均制热COP为2.7,平均发电功率为620.5W,平均发电效率为11.7%,全天(9:00~15:00)发电量为4.39 k Wh,平均集热效率为22.3%,光伏光热综合效率为34.1%。实验结果表明该系统能充分利用太阳能和热泵各自优势,通过能源互补,提高系统综合利用效率,满足建筑所需的多种用能需求,在推广可再生能源利用和建筑节能方面具有重要意义。     

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.     

株洲地区热源塔热泵冬季供暖实测及分析

本文通过对株洲市某实际工程所采用的热源塔热泵系统进行测试分析,探索其在特定室外气象参数下的热湿交换效果及热源塔热泵在株洲地区是否适用。实测分析得出该热泵机组的主机冬季制热性能系数COP为3.61~5.19,系统冬季制热综合性能系数SEER为1.84~2.66。在空气干球温度为12~14℃时,热泵机组高效运行同时热源塔的换热效率高达67%~74%,具有良好的换热性能。     

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。     

PV/T社区用能一体化热泵热水系统的应用研究

为综合利用太阳能资源,搭建了一种基于太阳能光伏光热(PV/T)部件的PV/T社区用能一体化热泵热水系统,并对该系统在夏季的实际运行特性进行测试,通过研究热效率、电效率和系统性能系数(COP)进一步分析其热力性能。测试结果表明:太阳辐射强度对系统运行的影响较大,室外环境温度及室外风速主要影响系统的散热。测试期间,系统平均电效率约为15.98%,系统平均热效率约为42.3%;热泵COP最高可达6.4,平均值约为4.8;系统COP最高可达3.9,平均值约为3.3。该系统可满足社区公共部分的用电和生活热水需求,具有良好的应用前景。     

重庆市地表水源热泵系统运行性能研究

本文选取重庆市作为研究对象,对12个地表水源热泵系统的实际运行情况进行了分析。研究表明:地表水源热泵夏季制冷工况各系统平均COP可达3.53,冬季制热工况约为3.28,具有很好的运行效果;但在同一工程中冬夏工况转换后系统COP波动较大,且与机组COP之间的相关性并不显著,即高效机组不等于高效系统;当实际运行参数与设计计算参数趋于一致时,绝大多数系统可以实现较好的运行效果。     

低温太阳能热水辅助空气源热泵系统制热系数实验分析

空气源热泵在冬季运行工况中,由于系统蒸发温度低,导致系统制热效率下降。为解决这一问题,本实验尝试对空气源热泵系统进行改造,添加了低温太阳能热水辅助系统,并对该系统运行工况进行了测试。同时,通过对比分析低温太阳能辅助系统和空气源热泵系统的循环工质温度、压力和能耗,我们不但得出影响热泵机组冬季性能的主要因素,而且得到了该系统最优集热温度和热泵工质循环温度的变化规律,并且也从理论上对空气源热泵和低温太阳能热水辅助空气源热泵的压缩比和COP值进行分析,给出了影响压缩比和COP值的关键参数,以及指出如何提高热泵机组COP值的方法。最后提出了如何提高机组制热性能的关键性措施,为以后的实际应用和研究提供了参考。     

应用于村镇住宅的太阳能复合热泵空调系统测试分析

为了实现太阳能在村镇住宅建筑中的应用,可以将太阳能热水系统和地源热泵空调系统结合起来,满足村镇住宅建筑冬季供暖、夏季供冷以及生活热水需求。本文选取北京市房山区某村镇住宅的太阳能复合热泵空调系统,分别对其冬、夏季典型运行工况进行了现场测试。测试结果表明,冬季工况下,集热量可达46.4 kW,集热效率约为55%、总制热量为251.2 kW、COP约为5.83;夏季工况下,在太阳辐照度为750 W/m2时,集热效率为71.3%、总制热量为162.7 kW、制冷量为240.8 kW、COP约为3.58。最后,以测试结果为基础,对该太阳能复合热泵空调系统在村镇住宅建筑中的应用进行了节能、环保与经济性分析。     

太阳能光伏光热(PV/T)热泵热水系统实验研究

本文搭建了1种间接式基于太阳能光伏光热(PV/T)部件的热泵热水系统应用示范平台,其中PV/T集热器面积为64 m~2。对PV/T热泵系统在不同环境温度和辐照条件下的光电光热性能进行了测试分析,结果表明PV/T部件发电量较之传统光伏组件提高11.0%,PV/T电池温度比较传统光伏组件温度平均降温25.5℃,可以有效缓解较高温度对光伏电池使用寿命的影响。热泵机组平均COP可达4.7。PV/T热泵系统的光伏光热综合效率可达74.4%,在产热发电性能上与传统集热器和光伏组件更有优势。在将3 m~3水从31.0℃加热至51.0℃的过程中,PV/T热泵系统总发电量和耗电量分别为28.0 kW·h和24.5 kW·h,并且夏季晴朗少云条件下,发电功率一直高于用电功率,可以实现离网使用。     

城市污水用作燃气热泵热源和热汇的经济分析

基于燃气热泵制冷、制热的工艺原理,提出了城市污水作为燃气热泵热源和热汇的工艺流程。在终端产品成本优化条件下,建立了不同热源与热汇燃气热泵的经济分析模型。分别以城市污水、空气、地下水为燃气热泵的热源和热汇,对其经济性进行了模拟计算和比较。结果表明,城市污水可作为燃气热泵的制冷热汇和制热热源,其制冷和制热费用与地下水源(汇)的相当,低于空气源(汇)燃气热泵。     

在国家标准和规范里应统一正确使用COP和EER

"COP"和"EER"是表示制冷(热泵)机组性能的两个重要参数,是机组产生的能量(冷量和热量)和输入能量(电功率)之比,本文分析了"COP"和"EER"的意义,指出在现行的国家规范和标准里使用"COP"和"EER"的混乱现象以及造成可能造成的不良影响,提出应统一、正确使用"COP"和"EER",根据《采暖通风与空气调节术语标准》(GB 50155—92)中对于"COP"和"EER"的定义,建议把"COP"定义为"制冷(热泵)机组或系统的制冷性能系数",把"EER"定义为"制冷(热泵)机组或系统的制热性能系数",便于区别和理解。     

行业和地方标准中的COP与EER

通过中华人民共和国行业标准和地方标准中有关COP和EER的研究,分析了行业标准和地方标准中的COP和EER的术语解释和其他条文涉及的COP、EER的解读。行业标准中COP表示为制冷性能系数,而EER为制冷能效比或冷源系统能效系数;地方标准中COP既用来表示单一的制冷性能系数或制热性能系数,也用来表示制冷及制热性能系数;EER用来表示制冷或制热能效比。     

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.     

光伏光热联合热泵热水系统仿真优化及经济性

针对济南市某别墅生活热水需求,采用TRNSYS软件建立PV/T(光伏光热)联合热泵系统(PV/T集热器联合水源热泵机组)仿真模型。将最小系统生命周期成本作为目标,对优化变量(PV/T集热器面积、PV/T集热器倾角、集热水箱容积、蓄热水箱容积、水源热泵机组额定制热量)进行寻优,确定PV/T联合热泵系统最佳设备配置。将燃气热水器制备生活热水方案作为对比方案,评价PV/T联合热泵系统的经济性。当PV/T集热器面积为20 m^(2)、PV/T集热器倾角为30°、集热水箱容积为3 m^(3)、蓄热水箱容积为1 m^(3)、水源热泵机组额定制热量为5.6 k W时,系统生命周期成本最小。水源热泵机组额定制热量对系统生命周期成本影响最大,PV/T集热器倾角影响最小。PV/T联合热泵系统与对比方案的差额投资回收期为2.1 a,PV/T联合热泵系统的经济性理想。     

空气源燃气机热泵运行过程的(火用)分析

对空气源燃气机热泵的制冷过程、制热过程进行了火用分析,得出了各设备的火用效率、火用损及系统总热效率,建立了火用流图。采用燃气机热泵,在制冷、制热工况下系统总热效率分别为169.72%、168.17%。为提高燃气机热泵的火用效率,应选用效率高的燃气发动机。燃气发动机余热回收对系统总热效率的提高影响很大。     

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.     

空气-水双热源复合热泵系统性能试验

利用恒温恒湿环境仓模拟室外环境条件,对空气–水双热源复合热泵系统的单水源制热、单空气源制热和空气–水双热源制热3种运行模式在不同环境温度和湿度、低温水箱水温、水流量等参数条件下的系统性能系数COP进行分析研究,试验结果表明:单水源制热模式系统随低温水箱水温的升高呈上升趋势;单空气源制热时空气温度变化对系统COP影响较大;蒸发器进风温度和进水温度的有效温差是空气–水双热源制热时影响从空气侧和水侧同时获取热量的关键因素。     

低温环境复合热泵性能提升技术研究进展

空气源热泵作为冬季燃煤供热的替代品,具有绿色、高效、节能环保等特点,低温环境下空气源热泵系统能效比明显降低,结合国内外研究现状,总结了几种复合热泵性能提升技术,如热水式复合换热器、PV/T式复合换热器、传统的循环式复合热泵,并对它们的特点及问题进行了分析,提出一种空气-水双热源式热泵系统,对该系统的未来进行了展望,旨在指出双热源复合式热泵的巨大推广价值。     

地源热泵系统检测及能效评估——以汇丰凯苑公寓式酒店为例

以汇丰凯苑公寓式酒店地源热泵系统为对象,按照相关标准的规定,对该系统冬、夏两季工况的运行参数进行检测,计算热泵机组的制冷能效比EER、制热性能系数COP和热泵系统的制冷能效比EER_(sys)、制热性能系数COP_(sys),并对系统进行综合能效评估。结果表明:汇丰凯苑公寓式酒店地源热泵系统运行可靠,总体节能性和环保效果较好。     

严寒地区PV/T-空气源热泵集成供热系统研究

严寒地区太阳能光伏光热(PV/T)技术应用于空气源热泵供暖系统,能实现低温环境下空气源热泵高效制热,最大限度提高可再生能源利用率。研究分析了空气源热泵供暖系统在严寒地区使用的局限性和普遍存在的问题;根据太阳辐射传热机理和空气传热介质的特点,研制出PV/T-空气源热泵集成供热系统,空气源热泵机组即使在室外空气温度-20℃时,其理论COP值也能达到5.37,提高了严寒地区空气源热泵的制热效率,为今后严寒地区供暖模式提供了一种新的思路。