严寒地区某办公建筑空气源热泵系统供暖季运行性能分析

空气源热泵作为清洁能源应用的重要组成部分,在我国北方地区大范围推广使用,由于严寒和寒冷地区室外温度过低,低温空气源热泵在实际运行中出现性能系数过低、机组和水泵耗电量偏大等问题。本文针对严寒地区某办公建筑空气源热泵供暖季进行长期监测,分析热泵实际运行特性和系统性能,探究空气源热泵实际运行效果偏低的原因,实测分析表明,热泵供回水平均温度为32.98℃和30.26℃,室温保证率为84%,经贡献率修正指数heat修正后为75%,热泵机组COP为1.55;机组启停频繁、热泵输配系统能耗过高以及机组制热量和建筑瞬时负荷不匹配均为性能系数偏低的关键因素。     

地道风的空气源热泵在寒区应用研究

针对寒冷地区普通空气源热泵在该地区冬季使用时制热量衰减、室外极易结霜等缺点,提出以地道风作为空气源热泵的低位热源。以济南市为例,采用DeST软件对寒冷地区冬季气象条件进行了模拟分析,并根据换热模型计算得出了埋深6m的地道出口空气温湿度的变化值。结果表明,与普通空气源热泵相比,基于地道风的空气源热泵不仅可以充分利用土壤层储存的自然热量,还可以有效地提高热泵的性能系数,避免热泵的结霜,节能效果显著。     

严寒地区被动房热泵空调机组冬季性能测试与分析

由于被动房围护结构具有良好的保温隔热性能，而严寒地区冬季时间长，室内外温差大、比焓差大，因此新风系统能耗在供暖空调系统总能耗中占比较大。本文对严寒地区某被动房的新风系统冬季运行参数进行了测试，对空气源热泵机组在严寒地区的运行效果进行了分析。结果表明：实际运行时，当室内人员较少时，该机组送风温度、送风量均能满足设计标准和舒适度的要求；热泵机组随室外空气温度的降低出现制热量不足的情况，当室外空气温度升高到-7℃时，该机组的性能系数达到了1.87,高于标准下限值要求。建议该机组在室外空气温度高于-7℃时工作。     

基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统应用研究

严寒及部分寒冷地区的地源热泵系统存在冷热失衡问题,对基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统进行研究。在供暖季,室外温度较高时,运行空气源热泵机组来满足建筑热负荷需求,而室外温度较低时,运行地源热泵机组,以此空气源热泵机组承担部分建筑热负荷,减少地源热泵系统取热量。在过渡季,空气源热泵机组作为辅助热源,通过对土壤进行蓄热,进一步降低地源热泵系统冷热不平衡。以北京某项目为例进行分析,其结果为:相比于单一地源热泵系统,基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统通过空气源热泵机组合理、优化运行,可有效减少地源热泵系统取热量,保证地源热泵系统冷热平衡。基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统的供暖综合能效比为2. 3,相比市政热力供暖仍具有一定节能性。     

基于地道风的空气源热泵系统研究及应用

本文针对普通空气源热泵系统在冬季使用时存在的制热量衰减、室外机易结霜等问题,提出了以地道风作为空气源热泵低位热源的方案。首先,利用CFD模拟软件对冬季地道内空气与土壤的换热过程进行了数值计算,并从理论上证明了基于地道风的空气源热泵系统在冬季运行时不存在结霜问题。而后,对基于地道风的空气源热泵机组进行了冬季性能测试。结果表明,与普通空气源热泵系统相比,基于地道风的空气源热泵系统在冬季运行时的制热量和性能系数都有显著的提高,且室外空气温度越低,增幅越明显,尤其在温度极低的情况下,系统的应用优势更加显著。     

低环境温度空气源热泵在寒冷地区的供暖效果

结合实际工程,对低环境温度空气源热泵在寒冷地区的供暖效果进行实测分析。供暖初期典型日,室外温度范围为-5～0℃,热泵机组出水温度平稳,平均出水温度为41.2℃。供暖中期典型日,室外温度比较低(变化范围为-11.4～-3.9℃),热泵机组出水温度仅随室外温度的降低出现了小幅下降,平均出水温度为37.1℃,总体保持平稳。符合GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第5.4.1条的规定(热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用35～45℃,不应大于60℃)。供暖中期的热泵机组制热性能系数低于供暖初期。在供暖初期,热泵机组平均制热性能系数超过3.0。在供暖中期,热泵机组平均制热性能系数接近3.0。室外空气温度是低环境温度空气源热泵性能的主要影响因素之一,低环境温度空气源热泵性能满足寒冷地区供暖要求。     

严寒地区空气-地源热泵耦合系统性能研究

提出一种结合相变蓄热地板的空气-地源热泵系统,为严寒地区机场辅助用房提供室内环境保障,满足供热、供冷和供生活热水的需求,采用数值模拟的方法研究其供暖期性能。相变蓄热地板能够对室内温度起到较好的调节作用,当室外温度为-25~-5℃时,有相变蓄热地板的室内温度在16.9~19.3℃范围内波动,满足人体舒适度的要求,对比无相变蓄热地板的室内温度,有相变蓄热地板的室内温差减小44%左右。室外温度对空气源热泵制热性能系数影响较大,制热性能系数随着室外温度降低而降低。在室外温度为-15℃时,空气源热泵的制热性能系数在2.3以上。随着室外温度降低,地源热泵的制热性能系数增加,室外温度低于-25℃时,地源热泵制热性能系数能够保持在4.4以上。供回水温差对地源热泵的制热性能系数影响较大,对空气源热泵的制热性能系数影响较小。当空气源热泵和地源热泵的启停切换温度为室外日平均温度-15℃时,整个供暖期热泵系统的平均制热性能系数最高达到4.2,最低为2.4,平均值为3.28。在保证土壤热平衡的前提下,通过调整空气源热泵和地源热泵的运行时间,优化了系统经济性和节能性。     

室外机翅片结霜对家用空气源热泵性能的影响

针对夏热冬冷地区(恩施市),实测家用空气源热泵在冬季的运行参数,考察室外机翅片结霜。探讨了结霜、融霜对室内机送风温度、空气源热泵制热量、耗电量、制热性能系数的影响。室外机结霜是制热量、制热性能系数下降的主要原因。     

我国空气源热泵地板辐射系统分区研究

近年来,空气源热泵地板辐射供暖技术不断发展,其气候适应性不断扩大,但我国缺乏对不同地区空气源热泵地板辐射供暖的性能评估,限制了其在我国的应用。基于EnergyPlus,采用实际供暖季节性能系数AHSPF和供暖保障率J 2个指标对我国41个城市的空气源热泵地板辐射供暖进行了综合性能评价。空气源热泵地板辐射供暖性能评估通过选址、建筑负荷计算、系统模拟和评估等过程进行。结果表明:空气源热泵地板辐射系统供暖在夏热冬冷地区表现优异,多层居住建筑实际供暖季节性能系数AHSPF在3.03～3.88之间变化,高层居住建筑AHSPF在3.96～4.83之间变化;寒冷地区AHSPF虽然偏低,但能较好地提高室内温度,具有推广意义。用彩色图谱给出了AHSPF和J 2个指标的分布,并通过分析供暖期内COP频次分布,指出了空气源热泵地板辐射供暖系统的不足。     

空气源热泵辐射供暖系统控制策略模拟研究

以寒冷地区100 m2典型建筑为对象,基于TRNSYS软件搭建空气源热泵辐射供暖系统瞬态仿真模型,研究空气源热泵变供水温度控制策略。在室外温度设定控制调节理论模型基础上,通过对供暖系统整个采暖季的模拟,得到采暖季平均供水温度与平均室外温度,在保证室内温度的前提下,确定空气源热泵随室外温度调节供水温度曲线。研究结果表明:该控制策略相较于传统空气源热泵定供水温度控制策略,采暖季系统可节能16.7%。     

寒冷地区空气源热泵耦合太阳能集热器系统供暖季运行能效评价

近年来寒冷地区空气源热泵热水器使用逐渐增多,多能联合分户供暖系统陆续出现。目前热泵热水器产品的能效采用瞬时COP表示,寒冷地区供暖季环境温度波动较大,空气源热泵系统在变工况下运行时难以用瞬时COP来表示其实际的运行能效。试验以空气源热泵与太阳能集热器耦合系统为测试平台,分别测试分析空气源热泵热水器单独供暖和空气源热泵耦合太阳能集热器系统在寒冷地区供暖工况下的制热情况。结合整个供暖季气象数据和建筑供暖负荷,计算得出供暖工况下单空气源热泵热水器运行季节能效系数SPFh为2.48,空气源热泵耦合太阳能集热器运行季节能效系数SPFs为2.70,太阳能集热器使系统供暖季节运行能效提高了8.9%。     

空气源热泵机组在寒冷地区采暖中的应用

空气源热泵技术是一项节能技术,北方地板采暖专用空气源热泵的推广其应用对于环境保护具有重要的意义。空气源热泵空调机组应用在寒冷地区冬季制热时,当外界温度很低,系统的热衰减很快,制热量不足。此外,由于蒸发压力过低,系统的压缩比较高,导致排气温度非常高,影响系统运行的安全性。本文综述了寒冷地区采暖用空气源热泵机组所采取的一些技术,介绍了采用喷液技术和喷气增焓涡旋压缩机空气源热泵系统设计,此系统除了有效地扩大了空气源热泵系统作为地暖用热泵的气候适应范围外,还具备了夏天制冷功能,同时针对冬天结霜问题采取有效了有效的智能除霜方式。     

沈阳市农村地区清洁取暖改造需求分析

近年来,随着清洁取暖试点城市的深入推进,北方农村散煤替代工作取得显著进展。针对沈阳农村地区清洁取暖改造需求,开展了农村供暖现状调研,并监测了实际供暖效果,通过构建典型农房模型,计算分析了供暖负荷。通过分析沈阳地区供暖季室外温度特点,进行了空气源热泵结霜分析。归纳总结了沈阳农村地区清洁取暖需求,为科学开展农村清洁取暖改造提供准确依据和技术指导。沈阳农村地区清洁取暖设备应确保在-25℃时能正常工作,设备选型参考热负荷为132.85 W/m²,农户每个供暖季运行费用尽量不高于2 000元。     

空气源热泵-太阳能组合系统在寒冷地区运行特性的模拟研究

对郑州某办公楼的空气源热泵供暖系统进行了供暖性能实验,分析了室外气温和供暖负荷率对机组运行效果的影响,结果表明,寒冷地区冬季采用空气源热泵进行供暖具有技术可行性但并不经济.基于实验数据,对空气源热泵-太阳能组合系统进行了模拟研究,分析了不同供暖面积下,冷凝温度、蒸发温度、集热器面积及供水温度等对热泵供暖运行性能的影响,...     

空气源热泵供暖期耗电量计算

以北京、石家庄、郑州、合肥作为样本城市,计算供暖面积10×10~4m~2的住宅小区(设定住宅建筑围护结构、传热面积相同)不同室外温度对应的热负荷及延续时间,对空气源热泵机组进行选型。结合不同室外温度下空气源热泵机组的制热性能系数,计算空气源热泵机组供暖期耗电量,根据当地平均电价计算供暖期电费。测算空气源热泵机组工程造价(包括设备购置费、安装费用)。北京、石家庄、郑州、合肥4座城市住宅小区空气源热泵机组供暖期电费分别为299.25×10~4、181.18×10~4、153.93×10~4、118.72×10~4元,工程造价分别为3 578.91×10~4、3 260.00×10~4、2 834.78×10~4、2 409.57×10~4元。     

夏热冬冷地区地表水地源热泵供暖的节能性及经济性

介绍了基于温度频段法的制热季节性能系数(HSPF)方法。考虑地表水地源热泵系统水源温度的特点,对HSPF法进行简化,以逐日地表水水温和室外空气温度代替逐时温度,评估地表水地源热泵系统的供暖节能性。采用费用年值法计算地表水地源热泵系统供暖的投资费用。以某地表水地源热泵工程为例,计算了系统能耗和单位建筑面积的供暖季费用年值,并与空气源系统能耗进行比较。结果表明,在夏热冬冷地区采用地表水地源热泵比空气源热泵节能31.5%,单位建筑面积供暖费用年值可节约3.3元/(m2·a)。     

严寒地区PV/T-空气源热泵集成供热系统研究

严寒地区太阳能光伏光热(PV/T)技术应用于空气源热泵供暖系统,能实现低温环境下空气源热泵高效制热,最大限度提高可再生能源利用率。研究分析了空气源热泵供暖系统在严寒地区使用的局限性和普遍存在的问题;根据太阳辐射传热机理和空气传热介质的特点,研制出PV/T-空气源热泵集成供热系统,空气源热泵机组即使在室外空气温度-20℃时,其理论COP值也能达到5.37,提高了严寒地区空气源热泵的制热效率,为今后严寒地区供暖模式提供了一种新的思路。     

增大蒸发器面积对延缓空气源热泵冷热水机组结霜的实验与分析

实验研究了增大室外蒸发器面积对空气源热泵冷热水机组蒸发温度的影响,通过对我国可应用空气源热泵地区主要代表性城市气象资料的整理分析,统计计算了未增大蒸发器面积和蒸发器面积增大一倍时,空气源热泵冷热水机组在各地区的结霜时间。结果表明,当室外蒸发器面积增大一倍后,空气源热泵冷热水机组的蒸发温度平均提高了约2.5℃;在空气源热泵运行季节内,机组在不同地区的结霜时间减少了5.21%～82.96%。     

严寒地区某高大空间工业厂房供暖系统设计

结合实际工程，对严寒地区某高大空间工业厂房供暖设计的热源、室外供热管网和室内供暖设计进行详细的阐述，同时对厂房供暖系统和供暖末端的选择进行了论述，指出寒冷地区某高大空间工业厂房供暖设计的设计要点和注意事项，为设计人员提供参考。     

长江流域居住建筑不同供暖模式下的负荷特性分析

通过分析长江流域冬季供暖特点,采用建筑环境动态负荷分析软件DeST-h对该地区典型城市重庆居住建筑在连续供暖和间歇供暖2种供暖模式下的冬季逐时热负荷进行了计算,分析了2种供暖模式下的负荷分布特性。连续供暖的热负荷总体水平较低,波动较小,且与室外空气温度呈负相关,而间歇供暖的热负荷波动较大,具体表现为开始阶段热负荷较大,而后迅速降低并稳定。据此进一步分析了该负荷特性对长江流域居住建筑的空气源热泵机组选型及运行调节的影响。分析得出:按照夏季供冷工况进行设备选型,机组名义工况下的制热量能满足连续供暖的最大热负荷需求和间歇供暖稳定阶段的热负荷需求;连续供暖条件下部分负荷率主要分布在25%~75%之间,机组的运行调节可采用定容量压缩机台数控制方式;间歇供暖条件下部分负荷率主要分布在50%~100%之间,建议采用变容量调节方式。