CO_2热泵低温热性能研究

针对在低温工况下CO_2热泵系统的运行情况,设计并搭建跨临界CO_2热泵系统。通过理论分析和试验测试,分析了在低温工况下吸气压力、排气压力、输入功率、制热量及COP的变化情况。试验结果表明:在低温工况下,随着环境温度的增加,压缩机的吸气压力及排气压力上升;制热量、输入功率及COP随着环境温度的增大而增大。在环境温度低至-25℃时,系统的制热量可达到32k W,COP达到1.8,说明该系统具有良好的低温特性。     

喷气增焓机械过冷CO2跨临界循环性能分析

提出了一种喷气增焓机械过冷CO₂跨临界循环,以研究循环喷气增焓与机械过冷耦合特性。建立喷气增焓机械过冷CO₂跨临界循环热力学模型,并采用EES(Engineering Equation Solver)软件对循环性能进行仿真分析。研究了主循环压缩机排气压力、中间压力、辅助循环过冷度以及环境温度对循环COP、排气温度、制热量、压缩机功等参数的影响,并在相同参数条件下与常规机械过冷循环进行对比分析。结果表明：主循环排气压力为9.7 MPa时取得最大COP为3.435,喷气增焓对机械过冷CO₂跨临界循环进一步降低排气温度有较明显效果;存在使循环COP最大的最优中间压力,相同中间压力下,喷气比取0.3、0.4、0.5时COP逐渐降低;提高过冷度使循环COP和排气温度降低,制热量和辅助循环压缩机功升高;环境温度变化时,中间补气焓值变化,进而使压缩机出口温度变化。     

基于遗传算法的CO2热泵热水器系统优化研究

本文提出一种基于遗传算法的跨临界CO_2热泵热水器系统的优化方法。采用固定压缩机排气压力的方式,使用MATLAB对热泵热水器系统建立了仿真模型,并以实测数据验证了该模型的可靠性。以系统性能系数COP为目标函数,选择制冷剂质量流量M_r,气冷器管长L_g以及蒸发器管长L_e为优化变量,在不同的工况下采用遗传算法对原实验用CO_2热泵热水器系统进行优化,结果表明,该优化方法可以优化原设备管长,提高系统COP。     

CO_2跨临界水——水热泵循环系统的实验研究

在作者设计和建立的实验台上进行了CO2 跨临界水—水热泵多种工况的循环性能实验研究 ,系统运行稳定、调节方便。实验结果表明 ,系统运行时的最大制冷 (热 )系数取决于系统的蒸发温度和气体冷却器出口温度。CO2 跨临界循环热泵较之传统工质热泵具有较大优势 ,尤其是在高温热泵领域。指出了系统的改善措施     

CO2跨临界水—水热泵循环系统的实验研究

在作者设计和建立的实验台上进行了CO2跨临界水-水热泵多种工况的循环性能实验研究,系统运行稳定、调节方便,实验结果表明,系统运行时的最大制冷（热）系数取决于系统的蒸发温度和气体冷却器出口温度,CO2跨临界循环热泵较之传统工质热泵具有较大优势,尤其是在高温热泵领域,指出了系统的改善措施。     

热泵干燥系统性能模拟及优化研究

热泵技术高效环保,被广泛应用于干燥行业。为了研究热泵干燥系统的性能,设计了4种不同的干燥系统,分别为单级压缩热泵干燥系统、准二级压缩热泵干燥系统、单级压缩回热干燥系统和准二级压缩回热干燥系统。分别对各系统进行数学建模与分析,结果表明蒸发温度与系统功耗和除湿量呈正相关;在单级压缩热泵干燥系统的基础上增设回热器与经济器均可以提高系统除湿量,但功耗也随之增加;在单级压缩热泵干燥系统的基础上单独增设经济器,系统的COP最大,单独增设回热器或同时设置回热器与经济器会使系统COP降低,但系统的除湿能效比(SMER)最大。     

双级循环高温热泵换热面积仿真优化设计方法

以COP为优化目标,以制热量、冷凝器和蒸发器(简称两器)水侧流速和压降、压缩机排气温度为约束条件,提出了双级循环离心压缩高温热泵系统换热器换热面积仿真优化设计方法。该方法包括两器总换热面积优化、两器面积比优化、回热器与两器面积配比优化3个过程。建立了双级循环高温热泵数值仿真设计系统,并进行了换热器换热面积优化设计。结果表明,换热器换热面积优化设计是解决热泵系统单一部件结构参数不匹配的有效途径;优化设计后,在保证热泵制热性能不变的前提下,两器总面积约降低了8.6%,蒸发换热管总管数减少了35.5%,优化效果显著。     

运行频率对复合热源热泵热水器性能的影响

为了研究运行频率对复合热源热泵热水器系统性能的影响,采用变频压缩机与电子膨胀阀,构建了直膨式太阳能-空气复合热源热泵热水器实验装置,并在相近的环境工况下,针对不同运行频率,对该装置进行了性能测试。分析了运行频率的变化对加热时间,蒸发压力及冷凝压力,压缩机耗功以及系统性能系数(COP)和集热效率等的影响,并比较了运行频率的变化对系统性能参数影响的敏感程度。实验结果表明,系统平均COP随运行频率的降低而增大,高频率运行会影响系统稳定性。运行频率的变化对系统各性能参数影响的敏感程度不同,系统平均蒸发压力和压缩机的平均耗功对运行频率的变化最为敏感,其次是加热时间和系统平均COP。     

带经济器和蓄热器的空气源热泵性能实验研究

针对空气源热泵在我国北方严寒期存在热量供需矛盾、运行性能差的问题,构建了带经济器和蓄热器的超低温空气源热泵系统,深度利用制冷剂余热改善热泵低温运行特性。同时针对R22等氢氯氟烃类制冷剂使用受限的问题,以环保工质R417a替代R22进行对比实验,分析在不同环境温度和不同工作模式下的运行性能。实验结果表明,低温蓄热器可以大幅提高热泵系统在极寒天气下的制热量和能效比(Coefficient Of Performance, COP),在-30℃下R22和R417a的COP分别可达2.44和2.32,制热量可达5.75 kW和5.35 kW,除霜时间缩短了26.6%和25.2%。使用R417a时的系统制热量和COP虽略有下降,但是压缩机排气温度、压力均较低,有利于提高系统在低温环境下运行的安全性。     

太阳能冷管和跨临界CO2热泵联合供能设计

本文设计了一个由太阳能冷管和跨临界CO2热泵组成的联合供能系统,可以实现制冷+供热水、制热+供热水、单独制冷、单独制热、单独供热水的功能。夏天用太阳能冷管制冷并提供生活热水,当太阳能不足或阴雨天气时,由跨临界CO2系统替代;冬天用跨临界CO2热泵制热并提供热水;过渡季节晴天时由太阳能冷管提供热水,阴雨天气时由跨临界CO2系统替代。这是一种将太阳能冷管吸附式制冷技术和跨临界CO2热泵技术联合的可实现制冷、制热和供热水功能的联合系统,集空调热泵和热水器于一体,是一个利用新能源、环保节能的紧凑型系统。     

空调用蒸发式冷凝器能耗实验研究

当室外气温较高时,风冷热泵系统冷凝器存在换热效果下降的问题,而蒸发式冷凝器可以改善此问题,蒸发式冷凝器因此逐步得到广泛重视。为研究采用蒸发式冷凝器制冷系统的能耗情况,通过正交实验的方法,对比研究了蒸发式冷凝器与风冷式冷凝器在相同工况下压缩机能耗情况,并对影响其性能的因素进行了分析。研究表明,各因素对压缩机耗功量的影响能力依次为:冷凝器进口空气温度、速度及冷凝器喷水量。压缩机耗功量随进口空气温度的升高、进风空气速度降低而增大,随喷水量增加存在先减小后保持不变的现象。     

CO2跨临界水源热泵两级供热系统理论比较

在供热系统中，需要的水温较高时，由于回水温度高而导致CO2跨临界水源热泵能效比下降。如果降低回不温度，就要求不同温度的热水分级处理。CO2跨临界水源热泵两级供热系统可以实现能量的分级利用。分析对比了3种形工的CO2跨临界水源热泵两级供热系统，发现它们各有特点，可根据不同的使用要求采用适宜的两组系统。     

低温空气源热泵的现状与发展

热泵作为一种节能技术受到了世界各国的普遍重视，而空气源热泵可从环境大气中吸取丰富的低品位能量，使用方便，安装费用较低，因此，空气源热泵成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种。但是，空气源热泵的应用范围受到气候条件的约束。随着室外温度的降低，用户的需热量不断增加。当室外气温很低时，空气源热泵的制热量不能满足用户采暖要求。同时，随着压缩机压力比的增加，其COP急剧下降，排气温度迅速升高，从而导致压缩机不能正常运行甚至损坏。国内外学者针对这样的问题提出了不同的解决方案。通过对一些低温空气源热泵研究成果的分析比较，对更好地促进空气源热泵技术的发展具有积极意义。     

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.     

带膨胀机CO2跨临界热泵系统运行特性

建立了带膨胀机CO2跨临界热泵系统的数学模型,将模拟计算结果与实验测量结果进行了比较,验证了模型的准确性。利用数学模型分析了冷却水进口温度和质量流量、冷冻水进口温度和质量流量对带膨胀机CO2跨临界热泵系统的制冷性能系数及最佳高压侧压力的影响。降低冷却水进口温度和提高其质量流量不仅有利于提高制冷性能系数,而且能降低最佳高压侧压力。提高冷冻水进口温度及质量流量有利于提高制冷性能系数,对最佳高压侧压力影响不大。     

冷凝蓄热器蓄放热过程模拟研究

为解决传统单级压缩空气源热泵在严寒地区制热性能差、极低环境温度下无法运行的问题,提出了一种基于相变蓄热的空气源热泵联合低温热水地板辐射供暖系统。通过构建系统模型,对关键部件冷凝蓄热器的蓄放热过程进行了研究,分析了冷凝蓄热器的动态运行特性。研究结果表明:冷凝蓄热器连续蓄热14 h后,平均蓄热功率为7.19 kW,COP为1.97,蓄热量达到100.59 kW·h;冷凝蓄热器在放热过程中可持续放热10 h,供水温度不低于40℃,平均放热功率为10.06 kW,实现了基于相变蓄热的空气源热泵联合低温热水地板辐射系统的全天候连续供暖。     

变频压缩机频率与热泵空调各参数关联的研究

本文使用DA108M1C-81FZ8压缩机在高频和低频运转范围内测试并分析其与输入功率、排气压力、吸气压力等的关联,并对不同频率下系统制热量、COP等进行测试分析。研究表明：在保持同一测试工况下,低频范同内25Hz作为一个低频节能峰值点,而在高频范围内85Hz作为一个高效运行峰值点;压缩机不同频率对于制热量的大小影响较大,随着频率的增加制热量随之增加;对COP的影响有两个抛物峰值,分别在低频和高频范围出现,即系统部分负荷的COP在一定的频率范围可以达到最大值,运转频率增大到一定程度后会系统性能降低。     

Study on the performance of a solar assisted air source heat pump system for building heating

This paper proposed a new solar assisted air source heat pump system with flexible operational modes to improve the performance of the heating system. A mathematical model was established on the solar assisted air source heat pump system for building heating with a heating capacity of 10 kW, and an air source heat pump unit was developed to validate the model. The effect of the solar collector area on the performance of the system running in Nanjing was studied. The results showed that the COP of the heat pump unit was enhanced with the increase of the solar radiation density during the typical sunny day in the heating season. In addition, the COP also increased in proportion to the solar collector area. Compared with the case when the solar collector area was 0 m², the COP increase of the heat pump and the energy-saving rate were 11.22% and 24% respectively when the solar collector area was 40 m². Meanwhile, the solar equivalent generation power efficiency could reach 11.8%.     

空气源热泵冷热水机组设计选型

讨论了设计选型中常常遇到的机组制冷量、制热量、噪声、除霜措施、压缩机、性能系数、节流装置、内置水泵、防腐、布置等技术问题     

地源吸收式热泵夏季运行方式研究

针对现有的地源吸收式热泵在夏季运行工况时所出现的系统能耗高、空调房间易结露等问题,提出将集中热源驱动的新风溶液除湿机组和地埋管夏季免费供冷相结合,构成集中热源驱动的土壤源温湿度独立控制空调系统。选取北京地区某典型办公房间,以该系统为研究对象,建立各部分的数学模型,并模拟分析了新风量对系统性能的影响。结果表明:随着单人新风量的增加,地埋管水流量基本保持不变,除湿器入口溶液流量先是急剧下降,而后基本保持不变;再生器入口溶液温度逐渐升高,而再生器耗热量先是急剧下降,而后又逐渐上升,当单人新风量为30 m~3/(h·人)时,再生器耗热量达到最低;除湿器和再生器的湿传递效率均逐渐降低。