R32空气源热泵热水器的实验研究

为了解 R32 和 R410A 制冷剂应用于空气源热泵热水器时的性能优劣,采用同轴套管换热器与空调室外机组相匹配,使用电子膨胀阀作为节流装置,在国标GB/T 23137-2008 规定下实验测试 R32 和R410A 在同一套空气源一次加热式热泵热水器样机上的性能.实验结果表明,R32 的充注量仅为 R410A 充注量的74%左右;在各种实验条件下,R32 空气源热泵热水器的能效比不低于 R410A 系统;在3℃低温环境下,R32 样机的性能系数提高31.1%,但排气温度达到101.9℃.不利于 R32 制冷剂在低温条件下的应用;因容积制热量较大,在相同设计能力下 R32 压缩机的排气量可以比 R410A 系统降低4.5%.     

HFO-1234ze在空气源热泵热水器中 替代R417A、R22的研究

首先从热物性、ODP、GWP、工质毒性、可燃性方面对HFO-1234ze、R417A、R22三种制冷剂进行对比,并进行理论计算,初步分析HFO-1234ze制冷剂运用在空气源热泵热水器上的可行性。然后,在焓差法实验室内,对分别采用HFO-1234ze,R417A和R22作为制冷工质的空气源热泵热水器进行名义工况下的性能测试,对三种制冷剂的吸排气温度,吸排气压力,压缩机输入功率、制热量、性能系数进行对比分析。本文研究结果显示HFO-1234ze可以作为R417a与R22在热泵热水器中的替代制冷剂。此次研究为热泵热水器的工质选择提供参考。     

轨道交通车辆低环境温度空气源热泵用制冷剂的性能比较

为了研究适用于轨道交通车辆低环境温度空气源热泵机组的制冷剂,从制冷剂基本物性、理论循环性能系数、传热性能、排气温度和压力、设备尺寸等方面对R22,R407C,R410A,R32和R134a五种制冷剂进行比较分析,结果表明,在北方寒冷地区轨道交通车辆采用低环境温度空气源热泵供冷/供热时,比较适合的制冷剂为R407C和R410A,若选用R410A,要注意采用高承压能力的管道和设备。     

除霜溶液冷冻再生的可行性分析

针对空气源热泵除霜溶液的冷冻再生问题,利用R407C非共沸混合制冷剂的变温蒸发特性满足除霜溶液的再生温度要求,从而实现溶液的冷冻再生。本文对制热工况下制冷剂的非共沸特性进行相关试验研究,并采用Solidworks软件进行机组模型的构建,针对R407C滑移温度的特性,对机组的再生温度、除霜溶液浓度以及机组蒸发温度三者之间进行匹配计算和分析。结果表明,采用R407C制冷剂的机组比采用R22制冷剂的机组蒸发侧压损减少38%,证明R407C制冷剂用于空气源热泵除霜溶液冷冻再生的可行性。     

空气源热泵热水器系统性能分析

为了预测空气源热泵热水器的运行性能,提高系统稳定性和降低能耗,建立空气源热泵热水器系统仿真模型,在焓差实验室对一台水箱容积为150L的一体式空气源热泵热水器样机进行变工况实验以验证模型的准确性,利用所建立的模型研究蒸发器入口空气流速及制冷剂质量流量对机组性能的影响。结果表明:系统制热量和COP都随环境温度的升高而不断增大;系统制热量随蒸发器入口空气流速的增大而呈增大趋势,在达到某值后,系统制热量变化趋于稳定;系统COP随制冷剂质量流量的不断增加呈先增大后减小的趋势,即制冷剂质量流量存在最佳值使得热泵性能系数最高。     

空气源热泵热水系统研究

建立空气源热泵热水器模型,以环境温度和出水温度为变量,计算制热量、输入功率和性能系数。分析空气源热泵热水器的特性以及现有空气源热泵热水系统和用户的使用目的、方式,提出一些提高系统可靠性及节约能源费用的建议和方案。     

HFO-1234ze与HFC-32混合制冷剂用于热泵热水器的实验研究

本文选用了NIST发行的REFPRO9.0制冷剂计算程序及KW2模型参数对混合制冷剂HFO-1234ze与HFC-32在不同配比下的热物性进行了模拟计算,并依据热泵热水器测试的标准工况,计算了不同配比下混合制冷剂的理论循环特性,分析得出了HFO-1234ze/HFC-32较为合适的配比。通过一次加热(即热式)热泵热水器实验台,对多种环境工况及不同进水温度进行性能测试,分别对R410A和混合制冷剂(HFO-1234ze与HFC-32配比0.3/0.7)在实验系统中的压缩机功率、系统性能系数、压缩机吸、排气压力和温度、冷凝器出水温度等参数进行了对比分析。结果表明:混合制冷剂(HFO-1234ze与HFC-32配比0.3/0.7)的压缩机功率和排气压力都低于R410A系统,而COP高于R410A系统,在标准工况下,分别为4.03和3.56,且在高于标准工况的环境温度情况下,混合制冷剂系统COP下降速率低于R410A系统,有利于热水器机组的安全稳定运行,在替代R410A系统方面具有可行性。     

地源热泵热水器的性能分析与经济性比较

建立地源热泵热水器系统的数学模型,并以天津市某别墅地源热泵热水系统的设计与模拟为例,对地源热泵热水器2种方案———容积式地源热泵热水器和直流式地源热泵热水器进行性能分析,并在运行特性、初投资和运行费用方面进行对比。结果表明,相对于传统的热水器,地源热泵热水器具有较好的性能;在相同工况下,直流式地源热泵热水器系统性能系数较高、耗电量较低,但其运行费用和初投资较高。研究结果为地源热泵热水器系统的选择、设计和优化提供参考。     

低温环境下提高空气源热泵热水器性能的研究

本文针对空气源热泵热水器在低温环境下不能稳定运行的现象,提出了带有闪蒸器的空气源热泵系统,在一定程度上解决了传统热泵系统在低温环境运行时存在的缺点。本文还对使用工质R22和R410A的热泵循环分别进行了理论计算,并对结果进行了分析。     

外绕微通道冷凝器空气源热泵热水器仿真与优化

空气源热泵热水器比燃气或电热水器更为节能。本文提出了一种外绕微通道冷凝器,可以减少制冷剂充灌量、提高换热效率、降低成本、提高安全性。建立了热泵热水器的准稳态系统模型,制冷剂侧采用稳态模型,水箱和水侧采用动态模型。通过实验证明了该系统模型可以准确地预测时变的系统功耗、水温,以及系统时均COP。通过仿真分析,发现水箱隔热层可以缩短水的加热时间、并提高系统COP约9.2%。增大冷凝器也可提升系统COP,但几乎不改变水的加热时间。最后提出了微通道冷凝器的三流程优化设计方法。     

应用于热泵热水器的工质性能对比研究

从热泵热水器的原理和基本理论循环出发，分别对R22、R134a、R407C和R417a四种工质进行理论计算和对比分析，以便对热泵热水器的设计提供一定的参考。结果表明，四种工质中R134a和R417a最具推广价值，其结果还有待实验进行进一步论证。     

空气源热泵热水器应用于低温环境的研究

针对空气源热泵热水器在低温环境下不能稳定运行的现象,分别将闪蒸器和过冷器用于热泵系统,在一定程度上解决了传统热泵系统在低温环境下运行时存在的问题;对使用工质R22和R410A的热泵循环分别进行了理论计算,并对结果进行了分析。     

R290空气源热泵热水器的试验研究与对比

为了研究R290和R22在空气源热泵热水器上的性能,试验样机采用一套同轴式套管换热器（与某空调室外机组相匹配连接）和1个电子膨胀阀（安装在2个换热器之间）,根据国标GB/T23137—2008测试R290和R22在该样机上一次性加热热水的各种性能。试验结果表明,R290的充注量仅为R22的42%~46%;在各种试验条件下,R290的能效比不低于R22的,压缩比低且排气温度更低;R290压缩机排量需要比R22系统提高15.4%。     

地埋管换热器变热流工况下换热模型及其试验验证

在制冷空调产品及热泵热水机国家标准规定的名义工况下,比较CO2跨临界循环与R22,R410A和R404A单级蒸气压缩循环的理论循环效率。结果表明：在空调制冷名义工况下,R22理论循环效率最高,CO2的理论循环效率只有R22的50％～60％;在热泵热水机名义工况下,CO2的理论循环效率最高,可以达到R22的145％;CO2跨临界循环受冷却器压力及出口温度2个方面的影响,适当降低CO2冷却器出口温度可改善循环效率,应用CO2制冷剂需要通过改善循环和优化控制提高系统的能效。     

Stepped pressure cycle – A new approach to Lorenz cycle

Refrigerant vapor-compression cycle usually works with variable temperature heat sources in reality, which causes remarkable irreversible losses in heat exchange process. This paper proposed the stepped pressure cycle to modify the vapor-compression cycle using refrigerant, particularly pure refrigerant. Refrigerant is designed to flow through a series of heat transfer units with stepped pressures so that the irreversible losses can be reduced. Theoretical proof confirmed the stepped pressure cycle with pure refrigerant can approach the Lorenz cycle, the most efficient cycle under variable temperature heat sources. Numerical analysis on cycle performance demonstrated that a dual-step suction and discharge pressure cycle using R32 can achieve 11.5% cooling COP improvement for residential air conditioner, while a dual-step discharge pressure cycle using R134a can bring 9.8% heating COP increase for heat pump water heater. A pilot system was made and preliminarily tested. Compared to the single cycle system, 12.3% and 18.7% COP increase were achieved in the pilot system by applying dual and triple subcycles, respectively.     

热泵热水器系统的方案比较与分析

介绍了直流式地源热泵热水器系统和容积式地源热泵热水器系统的工作原理及优缺点;以天津某别墅热泵热水器系统的设计计算为例,对两者以及容积式空气源热泵热水器系统在性能系数、初投资和运行费用等方面进行了比较。比较结果说明了,在相同工况下,直流式地源热泵热水器系统相比于容积式地源热泵热水器系统来说,性能系数较大、耗电量较低,但其运行费用和初投资较高;在同时满足户主热水需求条件下,容积式空气源热泵热水器系统相比于容积式地源热泵热水器系统来说,初投资较低,但其能效系数也较低,耗能较多,运行费用较多,经济性较差。本文为热泵热水器系统的选择、设计和优化提供了参考,且指出了地源热泵热水器系统广阔的应用前景。     

Heating performance enhancement of a CO2 heat pump system recovering stack exhaust thermal energy in fuel cell vehicles

A CO₂ heat pump system using recovered heat from the stack coolant was provided for use in fuel cell vehicles, where the high temperature heat source like in internal combustion engine vehicles is not available. The refrigerant loop consists of an electric drive compressor, a cabin heater, an outdoor evaporator, an internal heat exchanger, an expansion valve and an accumulator. The performance characteristics of the heat pump system were investigated and analyzed by experiments. The results of heating experiments were discussed for the purpose of the development and efficiency improvement of a CO₂ heat pump system, when recovering stack exhaust heat in fuel cell vehicles. A heater core using stack coolant was placed upstream of a cabin heater to preheat incoming air to the cabin heater. The performance of the heat pump system with heater core was compared with that of the conventional heating system with heater core and that of the heat pump system without heater core, and the heat pump system with heater core showed the best performance of the selected heating systems. Furthermore, the coolant to air heat pump system with heater core showed a significantly better performance than the air to air heat pump system with heater core.