混合动力燃气热泵空调系统及其特点

常规燃气热泵在运行过程中,燃料发动机运行工况不断的随外界负荷变化而频繁地变动,通常偏离标定工况,从而导致发动机运行稳定性差、热效率降低、排放增大的缺陷。本文结合目前国内外正在研究的混合动力技术,提出了一种基于蓄电池和燃气发动机联合驱动的新型混合动力燃气热泵系统,阐述了该混合动力燃气热泵系统的原理及特点,着重探讨了此混合动力燃气热泵空调系统的关键技术。     

并联式混合动力燃气热泵充放电性能研究

本文基于混合动力燃气热泵系统,设计了该系统的并联式驱动形式.基于发动机燃气消耗率以及发动机与压缩机的速度匹配,对并联式驱动系统的传动装置进行了设计.对余热回收系统的管道布置方式进行了区分和研究,选择了旁通式的余热回收系统.将并联式驱动系统、余热回收系统以及热泵系统结合构建了并联式混合动力燃气热泵系统.在此基础上,对该热泵系统进行了电机恒定扭矩的充放电试验,研究了在不用运行模式下,整个系统的性能与各个参数的变化规律,包括：热泵性能系数（COP）、热泵制热量、发动机燃气流量、余热回收量.最后,基于对系统的试验性能研究,分析该系统的一次能源效率（PER）的变化规律,并与燃气热泵系统进行比较.结果发现,电机充电扭矩提高系统PER约14％效果明显,而电机扭矩提高系统PER为1.1％左右.     

混合动力燃气热泵空调系统的能量分析模型

在分析燃气发动机和蓄电池的动态负荷特性基础上,建立了混合动力燃气热泵(HPGHP)空调系统的能量分布模型,并进行了计算。结果表明,压缩机需求部分负荷的概率分布和燃气发动机直接对压缩机输送的功率与压缩机总功率的比值对HPGHP系统动力系统的热效率影响较大;当这个比值高于某个临界值时,HPGHP系统动力系统的热效率比常规燃气热泵空调系统高。     

基于瞬时优化的混合动力燃气热泵控制策略

将无级变速器(CVT)运用到混合动力燃气热泵系统中以实现系统传动比的连续调节来提高系统的性能。本文对驱动系统和热泵系统进行建模,把蓄电池储存/消耗的电能等效成发动机燃气热能,提出基于等效能量消耗最小的瞬时优化控制策略,并在MATLAB/SIMULINK仿真平台上对该种策略进行仿真试验。仿真结果当压缩机转速分别小于1390 rpm、在1390 rpm到1810 rpm之间、大于1810 rpm时,驱动系统分别运行在模式A、模式B、模式C;并获得发动机和电机的扭矩分配以及热泵性能系数COP、制热量、CVT速比和蓄电池SOC变化。发动机工作点基本分布在经济区内,发动机扭矩、燃气消耗率be和燃气流量m都保持在较小值,分别维持在29.5 N·m、283 g/(kW·h)和2.66 kg/h,从而证明了所提出的瞬时优化控制策略的有效性。     

燃气机、电驱动空气源热泵分析

基于平衡原理,建立燃气发动机驱动空气源热泵(以下简称燃气机热泵)、电驱动空气源热泵(以下简称电驱动热泵)的分析模型,探讨损流、效率、热力学完善度的计算方法。结合算例,对两种热泵制冷和制热工况下的损流、效率、热力学完善度进行计算。两种工况下,燃气机热泵的损流小于电驱动热泵,效率、热力学完善度大于电驱动热泵。两种热泵制热工况的效率均高于制冷工况。     

燃气机驱动冷热电联供系统的发展前景

以典型的燃气机驱动冷热电联供系统和燃气机驱动热泵为例，对冷热电联供系统进行了技术性和经济性分析，对近10年来的国外市场进行了回顾，对国内市场作了展望，并简要介绍了燃气机技术的当前水平和其他先进动力技术的发展动向。     

制热工况燃气机热泵性能试验研究

建立燃气机热泵试验系统,在制热工况下采用试验方法,计算分析冷凝器进水温度、燃气发动机转速、室外温度等因素对燃气机热泵性能参数(燃气机热泵总制热量、燃气发动机消耗的天然气热功率、燃气机热泵制热性能系数、燃气机热泵一次能源利用率,燃气机热泵总制热量包括冷凝器制热量与余热回收制热量)的影响。室外温度为17℃条件下,燃气发动机转速为1 400min~(-1)时,燃气机热泵总制热量、燃气发动机消耗的天然气热功率均随冷凝器进水温度(变化范围为30.6～54.5℃)的升高而增大,燃气机热泵制热性能系数、燃气机热泵一次能源利用率均随冷凝器进水温度的升高而减小。燃气发动机转速为1 600 min~(-1)时,4项性能参数随冷凝器进水温度的变化与燃气发动机转速为1 400 min~(-1)时基本一致。与燃气发动机转速为1 400 min~(-1)时相比,转速为1 600 min~(-1)时的燃气机热泵总制热量、天然气发动机消耗的天然气热功率均明显增大,燃气机热泵制热性能系数、燃气机热泵一次能源利用率均出现了下降。随着燃气发动机转速的增大,噪声也明显增大。燃气发动机转速为1 400 min~(-1)、冷凝器进水温度为45℃情况下,燃气发动机消耗的天然气热功率、燃气机热泵总制热量均随室外温度的升高而增大,前者的增大幅度小于后者。燃气机热泵制热性能系数、燃气机热泵一次能源利用率均随室外温度的升高而增大。     

燃气热泵系统技术经济分析

介绍了我国制冷行业的能源使用状况,发展燃气空调的意义,燃气热泵系统的原理、特点。比较了燃气热泵系统、电力中央空调系统、燃气直燃机组、电驱动分体空调加锅炉供暖等几种制冷供暖方式的经济性,总结了燃气热泵技术的成熟性、适用性和使用的安全性。     

燃气机热泵系统在学校建筑的适用性分析

探讨了燃气机热泵系统在一次能源利用率、变负荷特性、环境保护方面的技术特性。结合工程实例,采用层次分析法对燃气机热泵、电驱动热泵、电空调+燃煤供热锅炉、直燃式溴化锂吸收式热泵在学校建筑的适用性进行了评价,燃气机热泵的适用性最佳。     

地热水与燃气机热泵联合供热系统经济性分析

结合工程实例,对地热水直接利用结合燃气机热泵的供热系统流程、运行策略进行探讨。将地热水直接利用结合电驱动热泵供热系统作为比较对象,分析计算了地热水直接利用结合燃气机热泵供热系统的经济性。