铁路工程低温空气源热泵运行实测与优化分析

铁路沿线房屋常常远离城市且具有“点多线长”的特点,当铁路客站不具备接入市政供暖和燃气时,空气源热泵因取热方便、能效比高等优势在铁路工程中应用广泛。为探究低温空气源热泵在铁路工程的应用效果及性能,对低温空气源热泵在铁路工程应用的3个工程进行了实测,重点分析了低温空气源热泵机组在不同地区使用的容量修正问题。研究结果表明：由于机组的制热性能受室外环境影响大,为提高低温空气源热泵的制热性能,机组选型时温度修正系数需考虑供暖季的热负荷频率分布和辅助热源措施以防止设备容量过大。此外,由于重霜区集中在温度不太低,湿度较高的区域,在严寒、寒冷地区低温空气源热泵的“无霜除霜”的现象较为严重,其融霜修正系数取值建议在0.88～0.95范围内。再次,铁路房屋供暖末端形式受热泵机组的供水温度影响,建议以散热器为末端供暖系统采用CO₂低温空气源热泵机组,以辐射地板和风机盘管采用常规制冷剂空气源热泵机组即可满足要求。     

对我国空气源热泵室外名义工况分区的思考

由于我国不同区域的气候特点和建筑负荷的特征不同,建筑需求冷热量差异很大,针对不同地区提供相应需求的空气源热泵产品是推动空气源热泵技术进步和产业有序、健康发展的重要保障。本文基于我国气候特点、负荷特征和空气源热泵的特性,结合国内外空气源热泵标准的发展状况,阐述我国空气源热泵进行分区设计的必要性,并提出相应的室外侧名义工况分区方案。分析表明:我国不同气候区的空气源热泵的制热性能应采用不同的室外侧名义制热工况进行设计,但可采用统一的名义制冷工况确定其制冷性能;在此基础上,分析给出了适用于我国不同区域空气源热泵的室外侧名义制热与名义制冷工况,以及相应工况下的名义热冷比、压缩比与理论输气量的需求,为空气源热泵研发的技术路线选择提供参考。     

三重回路空气源热泵热回收系统的热力性能分析

为了提高大温差工况下空气源热泵系统的性能,本文提出一种三重回路空气源热泵系统的方案,并以回收建筑空调排风能量为基础,搭建了三重回路系统性能测试平台,实验测试了单回路与三重回路热泵系统在冬、夏季不同室外温度工况下的性能。结果表明:无论冬、夏季工况,三重回路系统在各工况下的整体性能均明显高于单回路系统,且随室内外温差的增大,三重回路系统可明显改善传统空气源热泵存在的压比过大、系统性能急剧降低等问题。冬季工况下,三重回路系统COP增长率可达1.88,室内外温差为40℃时,三重回路比单回路COP提高54.8%;夏季工况下,三重回路COP增长率可达89.8%,室内外温差为13℃时,三重回路比单回路COP提高74.6%。     

空气源热泵热水机组全年综合能效评定

空气源热泵热水机组全年运行在制热模式,机组能效比受室外气象条件的影响较大,并且热水需求量通常还会随季节和用户用水习惯而有所差别,仅仅用名义工况下的机组运行能效比,难以准确客观地反映出其实际的节能效果.这里主要针对空气源热泵热水机组分布较为集中的长江沿线及以南地区,结合各地区气象条件及用户实际应用情况,引入全年综合运行工况来对空气源热泵热水机组的实际能效进行评定,确定更合理的评价标准.分析结果表明,采用全年综合运行工况作为参照工况点对空气源热泵热水机组进行综合能效评定更加客观严谨.     

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。     

复叠式空气源热泵热水器结霜工况下的机组运行参数研究

复叠式空气源热泵热水器可以在冬季低温(-25℃)下最高提供80℃热水,但是机组结霜问题对机组的效率和供热性能影响较大。通过研究复叠式热泵热水器的结霜规律以及结霜对机组性能的影响,为进一步研究并优化除霜控制方法提供依据。系统分为低温级循环和高温级循环,低温级循环为室外系统,高温级循环及蒸发冷凝器部分为室内系统,热泵循环低温级采用R410A作为循环工质,高温级采用R134a,热泵系统高温级冷凝温度为80℃,低温级的蒸发温度可达-40℃。通过在焓差实验室实验进行研究。测试复叠式热泵的结霜过程时间与结霜量,得到不同室外温湿度与结霜量之间的关系。结霜量通过测量低温级蒸发器进出口含湿量的方法获得,并分析结霜对于机组实际耗电量以及COP等性能参数的影响。     

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。     

补气增焓热泵机组运行性能模拟研究

基于空气源热泵机组在低温工况下的运行特性,对单级空气源热泵机组及补气增焓热泵机组进行仿真模拟计算,提出一种带补气的热泵机组运行性能的计算方法,得出不同蒸发温度下最佳补气压力值,对改善低温环境下空气源热泵机组的运行性能具有重要意义。     

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。     

喷气增焓与喷液冷却式空气源热泵在低温环境下实验数据对比及分析

对喷气增焓及喷液冷却式空气源热泵进行了热力学分析,并在低环境温度下对其制热性能进行了数据测试及对比研究,结果表明,随着室外环境温度在10℃～30℃之间下降时,两款热泵耗电量都在逐渐增加,制热量逐渐降低,喷气增焓空气源热泵机组相较喷液冷却式空气源热泵机组的COP下降有变缓趋势,当室外环境温度为-5℃时,喷气增焓热泵的COP为3.03,而喷液冷却式热泵降至2.66;在-20℃时,喷气增焓式热泵COP为2.15,喷液冷却式热泵COP已降至1.88;喷气增焓空气源热泵比喷液冷却式热泵性能提高大概13%左右。喷气增焓空气源热泵机组在低温环境下效率更高。     

启停过程对空气源热泵-冷柜一体机性能影响的实验研究

空气源热泵-冷柜一体机中热泵的启停过程不仅会影响系统供热性能,还会影响冷柜性能.本文实验研究了在单独运行及联合运行工况下考虑空气源热泵的启停过程的空气源热泵-冷柜一体机的性能,分析了空气源热泵的启停次数对热泵系统和冷柜系统性能的影响.实验结果表明:相比热泵单独运行工况,空气源热泵-冷柜一体机中热泵制热量的衰减开始时间延...     

无霜空气源热泵系统喷淋溶液质量及浓度变化规律研究

本文提出了无霜空气源热泵系统及其工作过程,根据提出的无霜空气源热泵的原理,进行了喷淋溶液的筛选。分析目前常用的除湿溶液,主要从蒸汽压力、凝固点、粘度、经济性等方面对常用的有机除湿溶液进行比较,最后确定丙三醇（甘油）作为室外换热器的喷淋溶液。通过比较不同溶液浓度和流量对除湿性能及机组性能的影响来找到合理的喷淋溶液的浓度和喷淋溶液的流量。然后使用这个浓度和流量在不同的室外气候条件下向室外换热器喷淋除湿溶液,分析不同室外条件对除湿效果和抑制结霜效果的影响,整理出室外风机风量、室内供热量、输入功率、COP、喷淋溶液截留的水量等参数的变化。最后通过实验数据分析喷淋溶液集中再生的条件,分析不同地区喷淋溶液集中再生的可行性及不同地区集中再生需要的稀溶液罐和浓溶液罐体积,为无霜空气源热泵的应用提供参考。     

办公楼变频空气源热泵序列优化控制

为了满足公共建筑中空调系统部分负荷下的节能运行调节需求,制冷机房经常配置多台冷水机组。空调系统中冷水机组能耗占比较高,而机组序列控制在系统满足室内负荷需求与节能中运行起关键作用。为了提高热泵机组的运行能效,本文提出一种空气源热泵机组的序列优化控制方法。首先建立变频空气源热泵机组模型,然后建立多台同型号机组序列优化控制目标函数,同时给出实时建筑负荷下求解机组最佳运行序列组合的算法与步骤。以某工程为例,利用e QUEST软件分析了办公楼全年的空调负荷变化,并在夏季、冬季典型日负荷基础上,对比分析了热泵机组序列优化控制策略与传统策略。结果表明:与传统策略相比,在10%~100%的系统部分负荷范围内,采用序列优化控制策略的机组能耗平均降低13.4%。在夏季典型日,热泵机组能耗降低14.5%;在冬季典型日,热泵机组能耗降低12.3%;在过渡季典型日,热泵机组能耗降低3.3%。在供冷季,采用机组序列优化控制策略能耗降低14.1%;在供热季能耗降低9.0%。热泵机组的序列优化控制策略具有明显的节能效果。     

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。     

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...     

空气热源热泵动态结霜过程研究

建立了空气热源热泵动态结霜过程的物理模型,对热泵机组在结霜工况下的供热特性和霜在空气盘管翅片表面的集聚过程进行了动态模拟,分析了环境温湿度,翅片间距,管排数对结霜特性和机组供热性能的影响。     

采用相变蓄热模块多联式空调（热泵）系统除霜过程的试验研究

空调采用传统除霜方法对系统性能带来不利影响。本文通过试验研究采用相变蓄热模块的多联式空调（热泵）系统除霜过程的动态特性,并与常规的逆循环除霜方法进行对比。试验结果表明：在除霜、大湿度除霜和低温制热3种工况下,蓄热除霜的制热量比常规除霜时略高,整机的消耗功率基本相同,室内换热器的制热周期基本一致,但除霜期间室内机停机时间缩短一半;蓄热除霜除霜期间室内换热器盘管温度比常规逆循环除霜高20-25℃,蓄热除霜除霜期间室内换热器出风口温度比常规逆循环除霜高13-17℃,大大提高室内环境的舒适性。这表明相变蓄热除霜空调（热泵）系统除霜性能优于传统逆循环除霜空调（热泵）系统。     

我国空调与热泵的能效和标准现状与分析

本文总结了我国空调热泵的能效标准,阐述了季节能效比SEER、综合部分负荷值IPLV和热泵热水机组全年能源消耗效率APF之间的关系,分析我国能效(分级)标准发展历程。其中,空调与热泵的能效标准,风冷从单一工况的制冷能效比EER或性能系数COP,发展到SEER和供热季节性能系数HSPF;水冷从单一工况COP,发展到综合部分负荷系数IPLV。提出低环境温度空气源热泵IPLV(H)的3级能效划分建议值。同时,指出能效标准的共性与问题,如理论工作还有待加强,评价指标不统一,部分能效标准缺失,能效标准未能及时与产品标准相对应等,并对今后能效标准的研究思路和方向给出了建议。     

低温空气源热泵技术的应用

介绍带经济器的低温空气源热泵技术,通过对低温空气源热泵机组与普通空气源热泵机组的制冷量、制热量和能效比等参数进行测试及对比,探讨低温空气源热泵技术的应用优势。试验结果表明:与普通机组相比,低温机组在名义制冷和名义制热工况下冷热量和能效均有所提升;在-10~-15℃的环境中,普通机组制热量严重衰减使其不适用于此温度区间,低温机组制热量虽然也在减少,但其COP仍可达2.0,且排气温度相对较低;在-15~-20℃超低温环境中,低温机组仍可稳定运行,且能效比在2.0左右。     

Defrost cycle performance for a circular shape evaporator air source heat pump

Air source heat pumps have numerous advantages in many applications over other heating equipment with regard to energy efficiency. However, there are two main problems with air source heat pumps: (1) heating capacity decreases when the outdoor air temperature becomes lower and (2) when there is frost formation on the outdoor heat exchanger surfaces in humid climates. This paper will examine the defrost cycle for a residential heat pump with circular shaped evaporator coil in more detail paying special attention to the high humidity conditions encountered in maritime climates. The investigation was to optimise the efficiency of an air source heat pump operating under a range of conditions that would include defrost. Performance optimisation was achieved through a series of experiments carried out to the EN14511 test standard from which it was possible to note the best defrost initiation condition, defrost operating time and intervals between defrosts that most benefited the performance of the heat pump.