基于低温空气含湿量的太阳能耦合空气源热泵热水系统性能分析

利用TRNEdit与宏编辑器,通过对TRNSYS软件空气源热泵模块蒸发器部件的数学模型优化,新建太阳能耦合空气源热泵模块,综合判断基于低温空气含湿量的太阳能蒸发集热器结霜除霜对于耦合热泵热水系统制热性能的影响。在太原地区典型气象年低温空气含湿量典型日工况下,相比同型号常规热泵热水系统,耦合热泵热水系统的平均COP_h提高7.7%,耗电量节省6.9%,具有较好的节能效益。     

空气源热泵热水器换热器的研究进展

分析空气源热泵热水器蒸发器和冷凝器的最新研究进展,总结蒸发器翅片结构优化方式及其性能提升效果,阐述蒸发器在低温工况下的结霜问题及除霜方法,介绍几类适用于太阳能-热泵耦合系统的新型蒸发器,概述冷凝器的类型及结构对其换热性能的影响,介绍4种可提高热泵热水器效率的新型冷凝器。     

低温工况下R410A热泵蒸发器的除霜过程

在全自动焓差实验室和热泵性能测试系统中,对1台R410A空气源热泵翅片管式蒸发器的除霜过程进行了低温状态下的试验研究.通过改变蒸发器制冷荆侧和空气侧的流体温度,流量等参数,利用显微摄影机对室外侧换热器的平直翅片表面的除霜过程进行动态跟踪,得出适当的除霜周期,达到有效节能的目的.实验表明:在蒸发器的除霜过程中,设定除霜循环周期为5 min,可有效减少除霜能耗.达到节能的目的.     

太阳能-空气源热泵多能互补系统能效分析

结合辅助热源应用的空气源热泵多能互补系统是解决我国北方地区冬季供暖的有效途径,可以显著改善热泵系统的综合能效。本文编制专门的软件对太阳能-空气源热泵多能互补系统进行分析,根据内置室外逐时干球温度、室外逐时水平地面太阳辐射量、建筑物逐时热负荷、热泵性能、出水温度和水箱、水泵等相关参数计算太阳能集热器表面最佳倾角、太阳能-空气源热泵多能互补系统的供暖季节逐时能耗、经济性及节能减排效益等,并对北京某居民建筑采用的太阳能-空气源热泵多能互补系统进行分析。     

太阳能-空气源复合热泵性能研究

为提高空气源热泵的低温适用性,通过在焓差试验室设定工况条件下进行试验,研究标准工况下3种太阳能热水温度与7种风机频率对太阳能-空气源复合热泵机组制热性能的影响。试验结果表明,在20 Hz变化到50 Hz风机频率的工况下,随着蒸发器通入太阳能热水水温的升高,机组制热量增加越明显,当通入30℃太阳能热水时,机组制热量比单一空气源热泵制热量平均可增加24.4%。通过不同环境工况下无太阳能热水与利用20℃太阳能热水条件的制热量对比,结果表明,随着环境温度降低,太阳能热水作用越明显。利用20℃热水时,在7种风机频率工况下,制热量平均增加23.3%。     

不同气候区太阳能-空气源热泵热水系统运行性能评价

本文采用非稳态制热实验方法测试空气源热泵在典型工况下的能效系数,测试不同日照强度下太阳能平板集热器的热效率,分析户用太阳能-空气源热泵热水系统在3～5人典型住宅用户热水负荷下的运行性能;选取不同气候区的代表城市,结合典型年气象数据,评价该系统在不同地区的太阳能贡献率和热水系统全年能效系数(APF)。得出:寒冷、夏热冬冷、夏热冬暖和温和地区热泵机组单独运行时系统APF_h分别为3.03、3.34、3.79、3.28;4个地区太阳能年贡献率分别为29.82%、32.07%、29.58%、38.62%,太阳能-空气源热泵组合系统APF_s分别可达3.67、4.06、4.39、4.45。     

多源复合热泵热水系统的性能研究

开发一种结合利用太阳能、余热和空气源的多源复合热泵热水系统,阐述其在不同环境下的运行方式,设计一种新型的利用太阳能或余热除霜的双通道翅片管式蒸发器。在无光照条件下,对有无余热辅助下空气源热泵系统的运行性能进行试验研究。结果表明:在名义工况下,空气源热泵系统单独加热额定容量(500 L)的水时,COP高达4.39;在最小运行工况下,与无余热时相比,余热辅助空气源热泵加热200 L水时,节电率为17.2%,COP从1.98升至2.39。     

多联机空气源热泵相变蓄能除霜特性试验研究

为了解决多联机空气源热泵常规除霜时间长、室内环境恶化等问题,提出多联机热泵相变蓄能除霜方法。针对提出的新方法,设计系统流程和试验方案,并在模拟室内外环境条件下完成试验研究。相对于常规除霜,新的除霜方法可以有效缩短33.7%的除霜时间,显著改善机组的除霜性能和室内供热环境。     

空气源热泵机组冬季除霜热量补偿新方法

空气源热泵机组在冬季运行时，由于机组需要不断除霜，将导致机组供热能力不足、室内吹冷风、房间热舒适性下降等问题出现。为此，提出了一种利用相变蓄热技术解决空气源热泵机组冬季除霜问题的新途径。其基本原理是，将笔者研制的填充了DX40相变材料板的新型蓄热装置与空气源热泵机组相连接，当热泵机组在制热工况运行时，热泵机组向空调系统供热的同时也向相变蓄热装置蓄热；当热泵机组转换至除霜工况运行时，相变蓄热装置向空调房间放热，在提高房间热舒适性的同时，缩短热泵机组除霜时间，提高机组工作效率。试验结果表明，该相变蓄热装置应用于空气源热泵机组冬季除霜性能的优良性。     

空气源热泵蒸发器并联轮换除霜理论研究

针对大中型空气源热泵系统除霜,提出一种空气源热泵蒸发器并联轮换除霜系统,该系统能够实现除霜时不停止制热。为分析系统的结霜/除霜特性,建立空气源热泵蒸发器并联轮换除霜系统理论模型。通过模拟研究蒸发器并联轮换除霜系统结霜/除霜过程中霜层和系统制热性能随运行时间的变化情况。结果表明,在环境温度-5℃,相对湿度80%时,系统运行60 min时,室外机霜层厚度已影响机组正常运行;在运行40 min时开始运行除霜,除霜周期为15.76 min,获得的最大制热量为7.94 kW,最大制热COP为2.77。     

广义空气源热泵制热/除霜周期的性能模型

常规空气源热泵和无霜空气源热泵可以统称为广义空气源热泵。本文分析了广义空气源热泵在制热/除霜(再生)过程的物理特征和能耗特点,并应用热力学原理建立了描述一个制热/除霜(再生)周期的热泵性能评价模型,推导出描述制热/除霜(再生)周期内的系统能效比COPs的通用表达式,据此分析不同类型空气源热泵存在性能差异的根本原因和性能优化方向。该模型为无霜空气源热泵技术路线的选择提供了一定的理论支持,同时可为各类空气源热泵的季节性能评价和适用性评判提供新的视角和基础工具。     

空气源热泵抑霜除霜技术分析

结霜是降低空气源热泵冬季制热能力的主要因素之一，目前解决结霜问题的主要技术路线是抑霜和高效率除霜。本文通过总结国内外学者对空气源热泵抑霜除霜技术的研究工作，分析目前抑霜和除霜技术的优缺点及其适用性。研究显示：改变蒸发器进口空气参数以及改变蒸发器结构等都能够起到抑霜的作用，无能耗或仅带来较小的能耗；电热除霜以额外消耗电能为代价，在冰箱中应用较多；逆循环除霜和热气旁通除霜是目前常用的除霜方式，但只适用于小型制冷、热泵装置；蓄能除霜尚处于试验和模拟阶段；未来需要开发一种能量损失更小、持续制热且不停机的新型除霜方式。     

太阳能-空气源热泵热水系统在宾馆中的应用

通过分析常用生活热水系统形式的优缺点,针对济南市某宾馆使用太阳能-空气源热泵热水系统制取生活热水,分析空气源热泵与太阳能系统承担热水负荷的比例。结果表明,在太阳能集热器承担60%负荷时该热水系统运行最经济。这对于宾馆热水系统的优化设计具有一定的参考价值。     

带储液气液分离器的空气源热泵除霜系统研究

空气源热泵在冬季供热时室外蒸发器表面容易结霜,逆循环除霜作为最常用的一种除霜方法存在除霜带液和除霜时间长的问题.为提升逆循环除霜的空气源热泵系统性能,本文提出一种耦合储液气液分离器的空气源热泵除霜系统,该系统相比于传统的空气源热泵系统能够有效延缓结霜和缩短除霜时间.本文通过实验对比研究了6个工况下该系统和传统空气源热泵...     

具有防霜功能的低温型空气源热泵热水器性能研究

针对空气源热泵热水器在冬季低温环境下蒸发器容易结霜和机组效率降低的问题,提出一种具有防霜功能的低温型空气源热泵热水器,通过试验测试了热泵系统在不同低温工况下的性能。实验结果表明:通过在热泵系统蒸发器底部安装防霜换热器,可使热泵系统的输入功率平均提高了5.6%,制热量平均提高了9.3%,COP平均提高了5.5%,系统压缩机的排气温度明显降低。     

基于辐射和对流换热新型供暖末端的空气源热泵除霜性能试验研究

常规空气源热泵在低温环境中运行时普遍存在结霜和除霜现象,由于常规室内盘管储能不足,导致逆循环除霜效果不理想。同时,基于强制对流换热的常规空气源热泵常常会引起室内热分层现象和强烈的吹风感,导致人体热舒适性较差。为解决上述问题,本文结合辐射供暖具有较高热舒适性的优点,提出一种基于辐射和强制对流换热的新型供暖末端,搭建空气源热泵辐射和对流换热性能试验台,对其除霜性能进行试验研究。结果表明:除霜周期内,该系统压缩机功率平均值为429.5 W,除霜能效比为2.88,除霜能效比高于常规空气源热泵系统。     

两级压缩空气源热泵结霜性能试验研究

虽然空气源热泵得到了广泛的应用,但是空气源热泵机组在冬季低温环境下运行,其蒸发器表面结霜,会严重影响效率。本文研究了两级压缩空气源热泵在低温工况下一些参数变化对风冷热泵结霜的影响,以及结霜条件下热泵机组性能参数的变化。研究表明:在0℃以下,结霜量以及结霜速度随着温度的升高而增多和加快,在进风温度在0℃左右的时候结霜最严重。温度在3℃的时候,结霜却不如前者严重。而当温度达到-7℃以下时,结霜不是很明显,特别是在相对湿度为90%,温度为-12℃时几乎不结霜。当蒸发器壁面的温度与空气的露点温度比较接近,而且空气含湿量大时,结霜速度最快。在保持进风温度一定,相对湿度越大,换热器风侧表面结霜量也就越多。相对湿度变化对结霜量的影响比温度要大,因此环境相对湿度是影响空气源热泵机组结霜、除霜特性的主要因素。同时,机组在结霜条件下运行时,机组的制热量和COP降低,综合性能下降。这一研究对翅片管式蒸发器除霜具有指导意义。     

热泵热水器除霜方法的研究

阐述了空气源热泵热水器的结霜特性,分析了热泵热水器化霜时与空调器不同的特征,提出了采用检测冷凝器温度与水温的差值来判断室外蒸发器是否结霜、检测室外热交换器盘管温度来判断除霜是否完成的两器盘管温度综合判断除霜法。     

双级热泵的应用与技术难点

在分布式能源项目中,用能用户常要求热水供应温度达到60℃。常规的离心式热泵由于蒸发器输入温度过低,无法满足如此高的出水温度要求。采用离心式热泵+空气源热泵的双级热泵设计,空气源热泵可以将离心式热泵蒸发器侧输入温度提高至30~40℃,从而使离心式热泵热水满足供热要求。同时,空气源热泵和离心式热泵单独运行时还需满足制冷工况下的负荷需求。因此,为确保双级热泵系统安全高效运行,空气源热泵与离心式热泵工作特性的匹配是设计中的难点问题,特别是热量、流量的匹配和中间温度的确定等。     

空气源-水环热泵联合系统性能分析

建立空气源-水环热泵联合系统的模型,通过改变空气源-水环热泵联合系统的空气源热泵冷凝温度及蒸发温度,得到联合系统不同工况下的最佳性能系数。研究结果表明:在供水温度分别为45℃和50℃时,系统性能系数均在空气源热泵冷凝温度16℃时达到最大值,分别为2.128和1.954,供水温度为55℃时,系统性能系数在空气源热泵冷凝温度18℃时达到最大值1.805;供水温度分别为45℃,50℃和55℃时,单级系统(仅运行空气源热泵系统)、双级系统(空气源-水环热泵联合系统)相互切换的最佳蒸发温度分别为-2℃,-13℃和-23℃。指出根据不同工况及时调整热泵系统的运行方式能够提高系统能效。