直冷式乏风热泵系统在小保当煤矿的应用分析

为实现煤矿企业清洁能源供热,针对煤矿生产矿井排出的乏风余热,采用目前国际先进的直冷式深焓取热乏风热泵系统供热技术替代传统的锅炉供热,解决我国北方煤矿企业冬季有防冻要求的进风井口供热需求。本文以小保当煤矿矿井乏风余热供热系统项目为例,阐述了直冷式深焓取热乏风热泵系统的间壁式（间接换式）乏风换热、乏风取热机组集尘及结霜原理;采用乏风取热机组清洗除尘和防结霜除霜解决方法,并与天然气锅炉、电锅炉两种供热方案进行对比,分析计算了三种方案的项目投资和系统运行费用,论述了各方案的优势和不足。分析表明,煤矿企业采用矿井乏风余热资源,利用直冷式深焓取热乏风热泵供热系统替代传统锅炉供热,技术可行,且具有更好的经济效益和应用效果。     

低温循环水余热回收供暖技术

电厂循环冷却水余热属于低品位热能,一般情况下直接向环境释放,造成了巨大的能源浪费。随着热泵技术的日趋成熟和快速发展,某煤矸石热电厂计划采用溴化锂吸收式热泵机组回收低温热能进行供热。根据当地采暖负荷发展的实际情况,本期项目拟定最大设计热负荷为80 MW,增设2台吸收式热泵,并联,制热量均为20 MW;增设2台热网加热器,并联,换热量均为20 MW。经过对改造前后重要数据的对比分析,采用热泵技术进行供暖,经济和社会效益显著。     

采用地下水预热新风的热泵空调系统的适用性

传统地下水源热泵是直接利用地下水加热蒸发器,没有有效利用地下水低品位热能。为此,提出一种利用地下水预热新风的地源热泵空调系统,实现地下水低品位热能的梯级利用,即先利用地下水预热新风,再进入地下水源热泵机组二次利用,提高了地下水热能的利用率并显著节省机组能耗。分析新系统工作原理及供热空气处理方法,运用DeST软件对夏热冬冷和寒冷地区4个典型城市（武汉、常德、北京、郑州）的某学术交流中心在整个供暖季（120 d）的逐时热负荷进行模拟,并与传统地下水源热泵空调系统的供热特性及能耗进行比较。新系统能耗远远低于传统地下水源热泵空调系统并且适用于我国夏热冬冷地区和寒冷地区,节能率均超过50%,且夏热冬冷地区节能效果更好。     

寒冷地区CO2空气源热泵供暖运行性能分析

CO₂空气源热泵能够在寒冷地区低温环境下稳定运行,可望在建筑供暖领域推广应用。为客观、合理地评价CO₂空气源热泵供暖的运行性能,搭建了寒冷地区超临界CO₂空气源热泵供暖系统。根据室外环境温度和供暖热负荷将供暖期划分为5个不同的阶段,分阶段调整CO₂空气源热泵供暖运行参数。测试结果表明,CO₂空气源热泵能够满足寒冷地区供暖需求,且供暖系统在供暖季的平均性能系数可达2.236,同时供暖房间具有较好的舒适度。以燃煤锅炉、燃气锅炉为参照,采用等效电方法对比分析了三种热源供暖的能源利用效率及CO₂排放量。对比分析结果表明,在考虑能源品位之后,CO₂空气源热泵供暖的能源利用效率高于燃气锅炉供暖,略低于燃煤锅炉供暖。受燃料含碳量的影响,CO₂空气源热泵供暖的CO₂排放量虽然高于燃气锅炉供暖,但比燃煤锅炉供暖减少20.89%。     

空气源沼气机热泵部分负荷性能

提出了一种沼气机热泵能源综合利用节能系统,并据此构建了系统实验平台,进行了系统性能实验.根据理论分析和实验数据研究了沼气消耗量、余热回收利用、制热系数COP及一次能源利用率PER随沼气机负荷率的变化趋势.结果表明:该节能系统具有较好的部分负荷特性,在仅考虑沼气机排烟余热回收利用的情况下,系统COP最高可达4.18,PER最高可达1.4.因此,空气源沼气机热泵节能系统明显提高了供热能力、降低了能耗,实现了沼气能源的综合有效利用.     

Performance of heat pump drying system integrated into a blood dryer

ABSTRACT

In general, most heat losses in industrial dryers arise due to the discharge of humid air. Using heat pump drying systems, heat from the exhaust humid air can be recovered, thus improving the energy efficiency substantially. In this study, the performance of heat pump integration in a blood dryer was examined. Computer simulation models of the original high-temperature (180°C) dryer and the proposed system with heat pump integration and auxiliary heating were developed. Different heat pump systems and working fluids were investigated to determine the best performing heat pump system. In this case, it was found that an R245fa heat pump system with a subcooler is the best solution. When using an absorption heat pump, the results showed that a type I absorption heat pump with H₂O–LiBr as working fluid pair performs the best. In addition, the economic benefit as well as the optimum operating conditions of the dryer with integrated heat pump were also determined.     

多能互补协同蓄能系统热力学分析与运行优化

提出了一种多能互补协同蓄能建筑供能系统,该系统将空气源热泵、水源热泵、太阳能热电联产组件以及蓄能技术（蓄冷、蓄热）有效结合,实现了可再生能源的高效利用与建筑的经济供能,利用热力学分析方法对该供能系统进行性能分析与运行优化研究。首先,通过能源监控平台收集该供能系统的实际运行数据建立了系统分析模型,并对冬季典型日工况进行了系统性能分析,结果表明系统运行稳定,其夜间蓄能平均COP和效率分别为2和32.24%,均高于常规系统。接着,通过分析系统冬季实际运行数据,总结出了各蓄能工况的运行规律,并制定了系统优化运行策略。最后,对该多能互补系统进行了热经济学评价,本系统单位面积供热费用仅为12.5 CNY/m²,年单位成本为2.16 CNY/kWh,且相较于常规空气源热泵直供系统和燃气热水锅炉供暖系统,本系统的动态回收期分别为3.66年和2.47年,经济效益优势明显,是值得推广的供能系统形式。     

新型直升机热泵空调系统驾驶舱热控性能

直升机飞行过程往往需要面临低温环境，为了保障人员和设备的正常工作，需要对驾驶舱进行加热，但发动机引气产生代偿损失。因此，提出了一种新型直升机热泵空调加热系统，该系统以经过滑油-冲压空气换热器加热的冲压空气为热源，采用热泵循环的方式对座舱进行供热，对滑油废热进行了回收利用。在所提出的热泵空调系统方案的基础上，建立了该系统仿真模型，对地面低温环境条件直升机全飞行任务阶段的驾驶舱温度瞬态响应以及热泵系统工作性能进行了动态仿真研究。结果表明，该新型热泵空调系统能够满足直升机低温环境下的供热需求，且在工作温度范围内其制热能力和制热效率均明显更高，系统低温工作性能得到提高，直升机的低温环境适应能力得到显著提升。     

采用R410A单一工质的复叠式空气源热泵

针对空气源热泵在寒冷地区应用中存在的诸多问题，结合复叠式循环与压缩机直流调速技术，提出一种采用R410A单一工质的复叠式空气源热泵(SC-ASHP)系统，既可以按照传统单级压缩制热（SHC）模式运行,又可按复叠式制热（CHC）模式运行。不同工况下，对SC-ASHP系统在两种不同制热模式运行时的压缩比、排气温度、制热量与性能系数（COP）进行了模拟计算与实验研究，结果表明：低温环境下，CHC模式压缩比和排气温度远低于SHC模式；在冷凝温度46℃，蒸发温度-35℃工况下，CHC模式COP高于1.8，压缩机排气温度低于120℃，高低温压缩机压缩比均不超过5.0，系统可以稳定可靠运行；此外，CHC模式下提高低温压缩机转速可以持续提高系统制热量，满足低温环境下的供暖需求；新系统扩大了空气源热泵系统的应用范围。     

相变蓄能-热泵多能互补供能系统冬季性能分析

研发了一种新型相变蓄能-热泵多能互补供能系统,该系统冬季可利用水结冰过程释放的潜热作为水源热泵的低温热源,再通过空气能融冰将热量储存于蓄能水箱中,可使系统保持较高的运行性能,同时解决了传统空气源热泵结霜问题。本实验对相变取能供暖、融冰蓄能及空气能直接供暖3种冬季运行模式进行实际测试及理论分析。结果表明,相变取能供暖模式下,平均机组性能系数（COP）达2.80,系统COP达2.10;融冰蓄能模式下,蓄能水箱循环载冷剂进出口温差维持在2℃左右,融冰时长为7h;空气能供暖模式下,平均机组COP达2.73,系统COP达1.93。系统性能在3种运行模式下较为稳定,性能较好。同时对系统节能量、CO₂减排量及经济性进行了分析。该综合供能系统节能减排效果较为显著,为寒冷地区的农村建筑采暖、"京津冀"煤改电政策的实际推广,提供了新的技术方案。     

新型太阳能/空气能直膨式热泵与空气源热泵供热性能对比

针对传统空气源热泵制热时极易出现室外机结霜的现象，提出了可同时吸收太阳能和空气能的新型太阳能/空气能直膨式热泵机组，把太阳能集热器和热泵蒸发器合二为一，使室外机结霜得到有效缓解。为了验证新型太阳能/空气能直膨式热泵机组性能优劣，分别搭建新型太阳能/空气能直膨式热泵系统和空气源热泵系统，在2月26日—3月2日期间，对邯郸某一农村建筑的地板辐射采暖用户进行5天实际测试，对比分析了两种系统的制热性能、耗电量和COP变化情况。通过测试发现室外平均温度为10℃，太阳辐射达到峰值571.5 W·m^-2时太阳能/空气能直膨式热泵的制热量较空气源热泵提高大约70%，全天总制热量较空气源热泵提高大约12%。0～8℃的低温状态时，COP值仍可达到3.46，基本满足建筑采暖需求。并在此基础上对太阳能-空气能直膨式热泵提出进一步的优化措施，逐步推广其在寒冷地区的实际应用。     

太阳能与空气源热泵集成供热系统研究进展

太阳能与空气源热泵能都具有清洁节能的优点,但两者的性能又均受制于天气状况,在某些工况下不能保证较高的运行能效,若将太阳能与空气源热泵组成集成系统,则可实现双方的优势互补。本文从太阳能与空气源热泵的多种结合方式出发,阐述了近期太阳能与空气源热泵集成供热系统的研究进展,分析了喷射器增效双热源热泵和太阳能光伏光热一体化双热源热泵等6种不同集成系统各自的特点,根据每种系统的特点探讨了各种集成方式的适用范围。指出太阳能可以提高空气源热泵的低温性能,缓解空气源热泵的结霜问题,同时空气源热泵也能弥补太阳能不稳定性和不连续性的缺陷,故太阳能与空气源热泵的结合可以提高供热系统的可靠性与节能性。最后,分析了现有研究的不足之处,并提出了关于未来研究方向的建议。     

城市污水低位热能回收利用的研究

利用污水水源热泵,可回收城市污水的低位能源。回收的能源可用于制热或制冷。通过将污水水源热泵与地下水水源热泵系统和燃气+空调供冷相结合的供能方式进行比较得出结论,综合各项费用污水水源热泵最省,地下水水源热泵次之,燃气+空冷空调系统的费用最高。     

平抑电耗波动的热泵蓄热-供热系统优化

针对办公建筑物昼夜热负荷需求存在差异,从而导致热泵供热系统一天内电力供给需求波动较大的问题,本文构建了平抑电能消耗波动的热泵蓄热-供热系统,并提出了对应的优化运行策略。以热泵蓄热-供热系统耗电功率稳定及耗电成本最低作为优化目标函数,对蓄热和供热参数进行了优化分析。基于天津地区气象参数,根据某9000m²办公楼能耗,对所构建的可平抑电耗的热泵蓄热-供热系统进行了优化分析,结果表明：采用热泵蓄热并对运行参数进行优化控制后,系统的谷电电耗增加,峰电负荷降低,实现了供热系统日耗电功率恒定,典型日高峰时段系统耗电功率最大降低50.29%,日间平均耗电功率降低28.10%,全天耗电功率稳定于53.54kW;与无蓄热常规热泵供热系统相比,整个供热期的电耗波动大幅下降,总运行费用降低。     

复合热源太阳能热泵热水系统性能模拟

提出了一种复合热源太阳能热泵热水系统,通过阀门切换,可以根据不同的天气状况改变运行模式,以空气和太阳辐射作为热源制取生活用水。针对设计的150 L热水系统建立了数学模型,对不同运行模式下的性能进行了计算机模拟分析,分析了太阳辐射强度及环境温度对系统性能的影响,并计算了系统的全年运行状况。从模拟结果可以看出,热泵串联集热器模式（HP+SC）比集热器串联热泵模式（SC+HP）耗时稍长,但COP更高,各月总热效率前者略高于后者。COP及总热效率均随太阳辐射强度及环境温度的升高而升高。在4～10月的晴朗天气下,应尽量优先采用集热器模式（SC）,仅在完全没有太阳辐射时才使用热泵模式（HP）。     

高温热泵在除湿转轮空调系统中的性能

提出一种新型的除湿转轮与高温热泵联合运行的空调系统,该系统利用热泵的蒸发器对除湿后的热空气进行降温处理,同时将冷凝器释放的热量为除湿转轮提供再生能耗,在系统内部实现冷量和热量的抵消,既降低系统能耗又减少环境污染。为此研制了采用工质R142b的空气源热泵,将机组置于可模拟转轮处理空气和再生空气状态的标准空气焓差室对其性能进行测试。通过改变室外侧环境温度和进入冷凝器的风量研究R142b在空气源热泵机组中的循环性能和排气压力。结果表明：当蒸发器环境温度为（45±0.2）℃时,冷凝器进风温度为（27±0.2）℃时,灌注R142b的空气源热泵可产生79.2℃的热风,满足转轮的再生温度要求,且排气压力在压缩机的正常工作压力范围内。     

电辅加热除霜在空气源热泵机组中的应用

空气热源泵在空调工程和热水供应系统中的应用日益广泛,但室外气温低于露点时室外侧换热器翅片表面会结霜,从而影响热泵的供热能力及正常运行,需要采取除霜措施.在综合楼中心空调系统改造中采用了电辅加热除霜方法,通过一年的运行,节能、降耗效果明显.     

Heat integration of ammonia refrigeration cycle into buildings heating systems in buildings

The possibility of utilizing the low-potential heat of the ammonia refrigeration cycle has been shown. The design of an energy-saving heat exchangers network to heat water and air in municipal buildings has been proposed. The possibility of increasing the pressure of ammonia with the purpose of improving the heat recovery in the system and reducing the load of the heating and cooling systems was considered. The minimum temperature difference in the heat exchangers network was selected. The economic efficiency of the retrofit project was estimated.     

补气增焓热泵机组在供热工况下的噪声特性

以自行开发的一台补气增焓空气源热泵机组为实验对象,通过分步运行法对机组噪声源进行识别和频谱分析,研究变工况下机组供热性能及噪声变化规律,通过对噪声特性和变化规律原因的探究,为针对性地降低机组噪声提供了方向。结果表明：风机旋转噪声频率和压缩机激励频率接近时,噪声声压级会放大;风机在部分负荷工况下从高转速切换到低转速,噪声下降了6.44 dB;补气提高了补气压力和吸气压力,导致管路噪声增大,−12℃环境温度下噪声较补气阀关闭时增加了1.05 dB;主路阀开度100%时噪声声压级较开度30%时增加了2.1 dB,主路膨胀阀开度对噪声的影响大于补气膨胀阀。     

Operation data of a directly fired absorption heating unit with periodically operating absorber

This contribution presents the layout, construction, and experimental investigation of operation behaviour of a directly fired absorption heating unit with periodically operating absorber. The working system is CH₃OH-LiBr/LiOH. The unit is designed to generate a maximum heat load of 10 kW. The field of application is mainly in domestic heatIng. A special feature of the absorption heating unit is the provision of the major part of required process heat in the heat pump mode of operation with high efficiency. At extremely low ambient air temperatures, heat is supplied in the direct mode. A numerical simulation routine is also described. The simulation program describes both steady-state and dynamic processes in the unit. With models for each component, the performance of individual components can be studied and optimized. The results presented here consist of the first experimentally obtained efficiencies in direct heating mode, results of numerical simulation of the component generator, and a comparison of measured and predicted characteristic system temperatures.