不同相变蓄能器对多联机空气源热泵蓄能除霜性能影响

以多联机空气源热泵相变蓄能除霜系统为研究对象,采用实验研究的方法分别对采用翅片管型和螺旋盘管型相变蓄能器的多联机空气源热泵系统的除霜性能进行实验研究。研究结果表明,室内机全负荷状态下,相变蓄能器在供热过程中蓄热,螺旋盘管型蓄能器与翅片型蓄能器完成蓄热分别需要6.00和33.00 min。从整个供热周期来看,翅片型蓄能器对供热过程的影响更小,蓄热过程会引起室内平均进出风温差降低4℃、平均供热量降低6 k W,系统结霜时间缩短8 min。     

蓄热蒸发型空气源热泵蓄热器特性实验研究

以所研制的相变温度为30℃的圆柱形螺旋盘管相变蓄热装置为研究对象,实验分析其在不同室外温度下的蓄、放热特性和除霜特性。研究结果表明:该相变蓄热装置具有良好的蓄放热能力,可满足蓄热蒸发型空气源热泵在低温工况下的供热需求,可有效解决空气源热泵系统的热量供需矛盾,同时缩短除霜时间达50%,提高热泵系统的供热效果。但蓄热器的蓄热速度慢,在有限时间内的蓄热量少,为实现热泵系统在极低温环境下的高效工作,须采取措施强化该蓄热器的换热。     

相变蓄热蒸发型空气源热泵性能实验研究

针对北方低温环境下空气源热泵性能低劣的状况,开发设计一种相变蓄热蒸发型空气源热泵系统,相变蓄热器由蓄热材料、双盘管和保温层组成,该热泵系统可在供热-蓄热、供热-放热和除霜-放热模式下运行。通过人工模拟各种不同环境温度对该热泵系统的不同运行模式进行性能测试。测试结果显示:相变蓄热蒸发型空气源热泵系统在3种模式下都具有优良的性能,在超低环境温度-25℃和-30℃下运行时,制热性能系数COP分别为2.00和1.94,制热量仍能满足供热需求,同时压缩机排汽温度显著降低。实验研究结果表明,该相变蓄热蒸发型空气源热泵系统能够解决空气源热泵在供热过程中存在的能量供需矛盾,同时可提高空气源热泵在低温运行下的各种性能。     

相变蓄热型空气源热泵系统蓄、释热特性与供暖节能运行温度条件的研究

文章通过对典型城市最冷月的日逐时室外空气的平均温度进行分析,并结合空气源热泵的运行特性、建筑供暖负荷规律和人们的用能规律,提出了一种相变蓄热型空气源热泵系统,实现了通过日蓄、夜释的方式弥补低温时段空气源热泵供热能力不足的目的。文章设计了新型翅片管式相变蓄热器,开展了相变蓄热型空气源热泵系统蓄、释热特性实验。实验结果表明:翅片管式相变蓄热器蓄热时,相变蓄热材料温度分布均匀,空气源热泵的冷凝温度与相变蓄热材料之间的温度差为1.1℃,这有利于降低空气源热泵冷凝温度、提高空气源热泵性能系数;翅片管式相变蓄热器释热时,相变蓄热器入口水温对释热速度具有重要影响。同时,对相变蓄热型空气源热泵系统的蓄热能效进行分析,得到了相变蓄热型空气源热泵系统供暖节能运行温度条件。     

太阳能辅助三套管蓄能器的供热实验

为改善空气源热泵及三套管蓄能换热器的低温适应性,对太阳能辅助三套管蓄能器供热模式进行实验研究。结果表明,升高太阳能热水温度或增大热水流量皆可提升系统的供热能效,在相同供热水流量和供热水温度条件下,相比空气源热泵或三套管蓄能器供热,新模式的制热功率可分别提高57%和13%,功耗可分别降低42%和41%。太阳能辅助三套管蓄能器供热模式可有效改善空气源热泵及三套管蓄能换热器的低温适应性,且运行过程稳定,能效较高。     

可实现快速制热和除霜的蓄能型空气源热泵系统的实验研究

提出一种可快速制热和除霜的蓄能型空气源热泵系统,并在室外温度约-0.7℃,相对湿度约95%的雨雪天气条件下进行实验测试,结果表明,结霜过程中蓄热器可有效阻止室内机出风温度的下降,除霜过程中新系统的压缩机出力大,效率高。除霜用时比常规除霜缩短68%,除霜能耗比常规除霜减少51.4%,除霜末期室内机出风温度为28℃,比常规系统高22℃,几乎没有吹冷风感;新系统开机快速制热效果十分显著,其6 min的制热量相当于常规开机制热10 min的制热量,新系统显著提高了空气源热泵的供热效果。     

空气源热泵相变蓄能除霜系统实验研究

以带有自主设计的相变蓄热器的空气源热泵系统作为研究对象,通过实验研究的方法,对该系统运行模式、控制策略以及与常规逆循环除霜性能的差异进行了验证。研究结果表明:空气源热泵相变蓄能除霜系统具有良好的运行模式和控制策略,能够很好的解决逆循环除霜时无低位热源和系统可靠性差的问题,缩短除霜时间约1/3,提高了室内送风温度,改善了室内舒适度。     

太阳能-相变蓄热蒸发型空气源热泵复合供热系统的设计

文章以山西省原平市某办公楼为研究对象,利用相变蓄热蒸发型空气源热泵技术,设计了一套具有双水箱的太阳能-相变蓄热蒸发型空气源热泵复合供热系统,并开发出一套与之相匹配的集散控制系统。该控制系统采用"一主四从"架构,以STM32F103微处理器为核心,实现对供热系统各个部件的监控。试验结果表明,在保证供热系统安全、稳定运行的前提下,控制系统提高了供热系统的能效比,实现了供热系统对用户端的全天候恒温供暖。     

地源热泵与螺旋管式相变蓄热耦合系统的实验研究

针对地源热泵供热节能及不同地区峰谷电价政策,设计并搭建与地源热泵耦合的螺旋管式相变蓄热实验台,并进行实验研究。通过监测蓄热装置工作参数及螺旋圈内、外,螺旋圈之间相变材料的温度场、蓄热过程发生相变的过程等,分析相变材料的蓄热特点和不同工况对蓄热过程的影响。结果表明,螺旋管周边相变材料发生相变的速度最快,且可成导热与自然对流的耦合作用,自然对流对相变过程的影响最大。因此蓄热装置中的螺旋管应尽量放置在下部,可提高相变材料蓄热效率,缩短蓄热的时间,节约能源。     

多联机不停机除霜的蓄热模块设计及实验研究

多联机热泵空调除霜技术一直是行业内的研究热点。通过仿真模拟对比了螺旋结构和平铺矩阵结构的蓄热模块对制冷剂管路放热的情况,选用了综合性能更优的平铺矩阵结构的蓄热模块与一台10HP多联机热泵空调器进行除霜匹配初步试验,结果表明,该独立蓄热模块不需要消耗热泵本身循环的热量,除霜期间完全不影响室内换热器的供热需求,除霜时间短,两次除霜间隔时间内,蓄热模块能顺利蓄热,实现了真正不停机除霜。     

环腔型汽车相变蓄能器蓄能特性研究

通过对相变蓄能器的蓄能及相变过程进行了模拟分析,得到了相变材料在蓄能过程中液相分数及温度随时间的变化规律。模拟了不同相变材料初温、不同流体初温、不同工况下相变蓄能器的蓄能情况。得到了冬天和夏天相变蓄热器初始温度不同时,液相率的变化影响不明显,设计的相变蓄能器在40 min左右完成蓄能过程,符合城市生活的一个出行时间。在进口水温为368K时对蓄热最有利,能达到最好的蓄热效果。当进口流速0.113 m/s时,此后流速继续增大,蓄热时间已没有明显的变化,这时再通过减小流体与材料间对流换热热阻来加强换热意义不大。     

分段除霜持续供热空气源热泵系统除霜性能研究

基于可持续供热空气源热泵热气旁通除霜技术，该文提出一种分段除霜持续供热空气源热泵系统，并在焓差实验室中对其进行性能研究。结果表明，环境温度或相对湿度降低，或冷凝温度升高均会使得分段除霜系统平均制热功率降低。分段除霜过程中的压缩机吸气压强变化幅度比逆循环除霜小698.5 kPa、排气压强变化幅度比逆循环除霜小238.9 kPa。自上而下的除霜顺序每段除霜用时依次增加，而自下而上的除霜顺序每段除霜用时基本相同，且自下而上的除霜顺序比自上而下的除霜顺序总除霜时间减少55 s，但会对“二次结霜”造成影响。与传统逆循环除霜系统相比，该分段除霜系统具有除霜时间短且可持续供热、COP高、对系统冲击较小等优点。但除霜期间由于阀门的切换，会引起系统局部压力波动和能量损失，有待进一步优化。     

空气源相变储能复合热泵系统的运行分析

针对北方地区暖气片供暖不足、能耗高和不易除霜等问题,文章提出了一种空气源相变储能复合热泵系统,并选择典型日对系统进行实验,研究了系统的性能和稳定性。实验结果表明:空气源热泵与相变储能技术的耦合极大地提高了系统的运行效率;通过相变储能箱的温度调节,保障了二级热泵供热的稳定性,能够持续为末端用户提供60℃左右的热水;系统全天瞬时COP值稳定在2.6左右;在极端天气条件下,该系统能够进行储能除霜,减轻空气源热泵的压力。通过对比各种供暖方式的经济性和节能性发现,空气源相变储能复合热泵系统的经济性和环保性较好。     

太阳能联合空气源热泵系统温室供热实验研究

在西安地区一座日光温室中采用太阳能联合空气源热泵供热系统进行对比实验研究,比较太阳能联合空气源热泵系统改善温室内的温度、湿度及土壤温度等环境因素,分析评价太阳能联合空气源热泵系统在日光温室冬季应用的效果。实验结果表明:太阳能联合空气源热泵供热系统不仅可明显提高温室内的空气温度和土壤温度,还可有效降低温室内的湿度;在实验天气条件下,热泵单独供热时,系统的COP为2.2~3.5;太阳能联合空气源热泵供热时,系统的COP为2.9~6.0;相比于阴天工况,晴天条件下,太阳能蓄热供热时间较长,热泵补充供热时间缩短,系统COP较高。     

相变蓄能太阳能热泵系统的蓄热特性研究

将太阳能光热技术、空气源热泵技术以及相变蓄能技术加以整合,研制一套复合型热水制取系统,为建筑热水供给的节能降耗提出一种思路。完成系统的设计及搭建,并在不同控制逻辑下对系统性能进行测试,着重分析相变蓄热材料对蓄热水箱的蓄热特性影响。研究发现布置有相变蓄能材料的蓄热水箱相较无相变蓄能材料的蓄热水箱其持续出热水的时间增加,出热水率提升,温度分层更好,性能得到提升。除此之外,数据显示对流量的控制亦是优化该系统蓄热特性的关键因素。     

可实现“无霜效果”的蓄热型空气源热泵系统实验研究

提出一种"无霜效果"的新思路,利用余热蓄热、余热除霜的技术方案实现除霜期间供热量不衰减,使用户感觉不到传统除霜带来的舒适性问题。根据该思路提出一种新的蓄热型空气源热泵系统,并搭建实验台,在吉林市3月份雨雪天气(高湿环境)下实际测试其供热及除霜效果。实测结果表明,除霜期间新系统吸排气压力、压缩比变化平稳且保持在较理想的水平,除霜干净彻底,室内机出风温度不但未降低还有所升高,可实现"无霜效果"的目标。     

相变蓄热蒸发型空气源热泵性能优化实验研究

通过在蓄热器盘管上加装矩形翅片及采用新型相变蓄热材料(80%Na_2SO_4?10H_2O+20%Na_2HPO_4?12H_2O),对原开发的蓄热蒸发型空气源热泵系统实施优化改造。改造后的实验结果显示:系统优化后,蓄热器的蓄热速度增加了近一倍,蓄热时间缩短55%;平均放热时间较优化前增加了40%;热泵在超低环境温度-30℃下运行,排气温度也仅为103℃,低于安全排气温度极限130℃;环境温度-30℃时的系统制热量增加了1.1 k W,增加比例23.4%;环境温度-30℃时,热泵供热系数COP为1.8,较优化前的1.6提高12.5%。     

三套管蓄能型太阳能和空气源热泵集成系统可行性实验

分析了三套管蓄能型太阳能和空气源热泵集成系统的特点,并建立了实验台来验证这一新型系统的可行性。实验台主要对系统的关键部件,三套管蓄能换热器的蓄、释能特性进行了研究。实验数据表明系统在直膨蓄冷模式时COP可达2.0～2.8,在蓄能供热模式时COP可达3.00～3.75,同时蓄释的供热模式时系统COP可达3.31～3.45,实验结果证明三套管蓄能型太阳能和空气源热泵集成系统是可行的,可以在多种模式下高效、安全运行。     

新型管壳式相变蓄热器的设计与数值模拟

设计了新型具有内外双螺旋结构的翅片管式蓄热换热器,通过Gambit软件建立三维蓄热体相变蓄、放热过程的物理模型和数学模型,运用Fluent软件对换热器的蓄、放热过程进行模拟。研究表明新型换热器的蓄、放热效率要比光管、仅有外螺旋翅片以及仅有内螺旋翅片的换热器高。最后对相变材料和外螺旋翅片的间距进行了优化,结果得出添加0.5%膨胀石墨/石蜡的复合相变材料要比纯石蜡蓄热时间缩短34%,翅片螺距对蓄热器的蓄热性能有重要的影响。     

相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统参数优化

为解决相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统关键参数的设计问题,设计了基于TRNSYS软件的相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统模型。利用GENOPT软件调用Hooke Jeeves算法,以费用年值为优化函数,针对集热器面积、空气源热泵制热量、集热器倾角、集热器方位角、相变储能箱体积以及体积因子等关键参数进行优化分析,并以单位体积下相变储能箱蓄/放热量、集热器逐月平均效率及系统性能系数COPS为优化前后评价指标。结果表明：集热器面积取187 m2、空气源热泵制热量取40.5 kW、集热器倾角取44.1°、集热器方位角取-1°、相变储能箱体积取4 m3、体积因子取0.1时得最小费用年值,费用年值同比降低21%;优化后单位体积下,相变储能箱年放热量提升了15.1%,年蓄热量提升了16.5%;以系统性能系数COPS为评价指标,优化后系统整体性能受环境因素影响下降,系统更趋于稳定运行。