电动汽车低温环境下采暖方式探讨

传统汽车的采暖方式是利用发动机余热,电动汽车则大多采用PTC加热或热泵制热方式。PTC加热的能效比低,电能消耗大,续航里程削减严重;热泵制热在环境温度低于-10℃时,存在压缩机无法启动以及供热量不足的问题。为了保证热泵系统在低温环境下能高效稳定供热,提出了使用补气增焓涡旋式压缩机、局部调节、热储能制热系统和二次回路空调热泵系统四种采暖方案,并对其进行分析与说明。     

寒冷地区空调用热泵的研究

本文提出一种适合寒冷地区使用的热泵空调系统，该系统采用带辅助进气口的涡旋压缩机，在低温工况时通过辅助进气口向压缩机工作室喷制冷剂，以此改善热泵内部压缩过程来提高热泵的低温性能。对寒冷地区空调用热泵系统的样机进行了试验研究，结果表明，在－10℃－－15℃的低温环境中，该系统仍具有较高的制热能力和供暖温度，能够满足寒冷地区冬季的采暖要求。     

低温环境下户式变频空气源热泵地板辐射采暖系统性能测试及分析

应用喷气增焓技术的变频空气源热泵机组,在典型的严寒地区住宅中进行循环供热的性能测试,并且末端形式采用地板低温辐射采暖。在长达将近2个月的测试周期中,监测该系统的运行特性,包括季节性能、逐时性能、供热效果及预热特性等。统计结果表明,该系统运行的制热季节能效比HSPF为2.51,空气源热泵能满足沈阳地区的供热需求并稳定运行。     

寒冷地区用空气源热泵热水器准双级压缩循环特性研究

空气源热泵热水器在寒冷地区运行时会出现排气温度过高、制热性能弱等弊端,准双级压缩循环技术可有效改善其在寒冷地区的运行特性。采用带中压补气的转子压缩机,研制了以R410A为循环工质的空气源热泵热水器,试验研究了系统在寒冷地区低温环境下的制热性能。结果表明:带中压补气的空气源热泵热水器系统排气温度较无补气有所降低,当室外温度从7.0下降到-25.0℃时,与无补气系统相比,补气系统制热量提升了6.2%～15.5%,压缩机功率提升了2.8%～9.5%,COP_h提升了3.3%～9.6%。     

自然工质复叠式制冷热泵系统的性能分析

介绍了以自然工质CO2为高温循环工质,R290为低温循环工质,同时制冷和供热的CO2/R290复叠式制冷热泵系统,通过对CO2/R290复叠式制冷热泵系统的性能分析,得到了气体冷却器的入口压力和出口温度,复叠式循环的蒸发温度,低温循环的冷凝温度对复叠式制冷热泵系统性能的影响,为今后的CO2/R290复叠式制冷热泵系统的优化设计和开发应用打下了一定的基础。     

宾馆夏季空调冷凝热回收系统的节能效果及经济可行性分析

本文提出了宾馆夏季空调冷凝热回收系统（宾馆热泵供热系统）及供热水锅炉的一次能源节约率及运行维护管理费用的计算方法。针对哈尔滨地区宾馆热泵供热系统进行了计算机模拟,从能耗、运行维护管理费用、投资回收周期等方面进行了比较,初步得到了热泵供热系统在哈尔滨地区宾馆的预测与分析。     

矿井排水低温余热回收利用技术研究及应用

《矿井排水低温余热回收利用技术研究及应用》课题组采用兴隆庄煤矿矿井排水低温余热资源作为空调系统工作热（冷）源,结合矿区夏季制冷、冬季供暖和洗浴供热的多种冷热能需求,合理设计多工况条件下水源热泵机组参数以及季节性、功能性运行策略,实现了夏季“制冷+供热”、冬季供热等多场景应用。     

太阳能热泵系统的试验研究与分析

为研究以太阳能为低温热源的供热运行特点,建立了太阳能热泵系统试验台及试验台测量系统,使用数据分析软件处理不同工况下的试验数据,分析了蒸发和冷凝温度对吸热量、制热量、压缩机状态、系统COP的影响。结果表明,太阳能热泵系统在运行期间节能效果明显,蒸发温度的增大有利于提高太阳能热泵系统的工作性能。     

基于热泵与低温空预器的燃气锅炉尾气水热回收系统性能研究

燃气锅炉排放的烟气中含有大量的水蒸气,因排烟温度未能降到露点以下而无法有效回收水蒸气的冷凝潜热。本文采用压缩式热泵与低温空预器相结合的方式深度回收燃气锅炉烟气余热,主要研究了在不同过量空气系数下供热回水流量和供热回水温度对排烟温度、余热回收效率、热泵机组制热性能系数及水蒸气冷凝率的影响。研究结果表明：在过量空气系数为1、供热回水流量为80 t/h条件下,热泵可将供热回水温度从50.0 ℃提升至65.1 ℃,其制热性能系数为4.25;空气进、出低温空预器的温度分别为-3.8 ℃和33.0 ℃,流量为15 360 m3/h时,排烟温度从90 ℃降至20 ℃,烟气余热回收效率达到14.8%;以29 MW的燃气锅炉为研究对象,按供热面积为5.2×105m2,供暖151天计算,烟气中回收的冷凝水量为8 000 t,占锅炉补水量的54.1%;该余热回收系统的投资回收期为2.1年,压缩式热泵烟气余热回收系统节能效果显著。     

带闪发器的两种补气热泵系统性能模拟研究

对热泵系统分别建立了中间补气和吸气补气两种热力学模型,模拟研究了系统的性能,并与常规热泵系统进行了对比。结果表明:混合后的吸气温度与吸气管路温度之间的差值Δt是影响吸气补气热泵系统的关键;中间补气热泵系统在各个性能上优于吸气补气热泵系统,但吸气补气热泵系统可以通过调节合适的Δt和补气量来提高系统性能;在不同的蒸发温度下,各热泵系统同一性能参数的变化趋势基本相同;蒸发温度在-10~-20℃范围变化时,与常规热泵系统相比,中间补气系统的最优COP提高了7. 53%~8. 90%;在Δt为0. 2℃的工况下,当蒸发温度从-20℃提升到-10℃时,吸气补气对系统性能的影响更显著。     

光伏/光热-地源热泵联合供热系统运行性能研究

为解决太阳电池的发电效率随温度升高而下降以及地源热泵系统供热引起的土壤热失衡问题,以典型居住建筑的光伏/光热-地源热泵（PV/T-GSHP）联合供热系统为研究对象,基于TRNSYS软件,采用土壤温度、地源热泵机组季节能效比、光伏发电效率和太阳能保证率为评价指标,对该联合供热系统进行运行性能分析。研究结果表明：夏热冬冷地区（以长沙为例）太阳能保证率相对较高,PV/T组件面积为满屋顶最大化安装（900 m²）时,第20年末土壤温度相比初始地温仅升高0.8 ℃,热泵机组季节能效比约为5.1,太阳能保证率为97.0%~98.7%;不同气候地区的太阳能保证率与PV/T组件面积和建筑全年累计供热量有关,通过定义单位建筑全年累计供热量PV/T组件面积指标,得到中国不同气候地区的太阳能保证率与该指标的耦合关系,回归方程的决定系数R²为0.983,得出在已知建筑全年累计供热量和太阳保证率设计目标值的条件下所需PV/T组件面积的计算方法。PV/T-GSHP联合供热系统的全年运行能耗显著小于平板太阳能集热器-地源热泵联合系统（最小降幅为沈阳,49.7%）,远小于空气源热泵（最小降幅为石家庄,79.8%）和燃气壁挂炉（最小降幅为沈阳,65.1%）。     

基于平板热管的太阳能-空气能双源集热蒸发器性能实验研究

设计一种基于平板热管的太阳能-空气能双源集热蒸发器及由其组成的新型直膨式热泵系统,并对其进行实验研究与分析。实验测试平板热管在制冷剂低温取热条件下的均温性与导热性能,热泵运行工况下集热蒸发器表面温度分布、光电光热性能,以及在不同天气条件不同运行模式下热泵系统性能。结果表明,平板热管在低温取热条件下当量导热系数可达6.8×10⁵W/(m·℃),集热蒸发器运行时纵向最大温差为3.9℃;在夏季晴朗天气条件下运行太阳能模式制热水时热泵平均COP为3.62;在低辐照阴天下运行太阳能-空气能双源模式与太阳能模式相比,单位面积集热功率提高18.8%,系统平均COP提高5.7%;在无辐照的夜晚,运行空气源模式系统COP为2.54。     

太阳能-土壤源热泵联合供暖系统优化研究

针对严寒地区的气候条件,选取哈尔滨地区某居民住宅小区作为研究对象,利用TRNSYS软件对太阳能-土壤源热泵联合供暖系统(SGCHP)进行计算分析。结果表明:太阳能-土壤源热泵联合供暖系统中太阳能集热器对热泵机组的进水温度和COP以及节电量等方面有改善作用;对太阳能-土壤源热泵联合供暖系统中太阳能集热器面积与地埋管管长的最佳配比的优化结果表明,1 m~2太阳能集热器可保证17～27 m长的地埋管取热平衡。并继续模拟了沈阳地区,并以哈尔滨地区为基准,给出严寒地区该参数的推荐值。     

Parametric Analysis of Solar Heating and Cooling Systems for Residential Applications

Abstract

In this paper, a parametric analysis of two solar heating and cooling systems, one using an absorption heat pump and the other one using an adsorption heat pump, was performed. The systems under investigation were designed to satisfy the energy requirements of a residential building for space heating/cooling purposes and domestic hot water production. The system with the absorption heat pump was analyzed upon varying (i) the solar collectors’ area, (ii) the volume of the hot water storage, (iii) the volume of the cold water tank, and (iv) the climatic conditions. The system with the adsorption heat pump was evaluated upon varying (i) the inlet temperature of hot water supplied to the adsorption heat pump, (ii) the volume of the hot water storage, (iii) the volume of the cold water tank, and (iv) the climatic conditions. The analyses were performed using the dynamic simulation software TRNSYS in terms of primary energy consumption, global carbon dioxide equivalent emissions, and operating costs. The performance of the solar heating and cooling systems was compared with those associated with a conventional system from energy, environmental and economic points of views in order to evaluate the potential benefits.     

变工况下热泵供热及膨胀机供热的热力性能对比分析

通过对各设备进行建模,以某300 MW热电联产机组为例,对热泵供热及利用小型膨胀机发电后排汽供热两种方案进行变工况分析。结果表明,对于热泵供热方案,在不同的主蒸汽流量下,都存在一个最佳出口热网水温,使系统煤耗最低;采用热泵最佳参数与膨胀机方案进行变工况对比,发现在采暖抽汽参数较低时,热泵方案的煤耗高于膨胀机方案,随着采暖抽汽参数的增大,当热泵出口最佳热网水温超过70℃时,热泵方案的煤耗开始低于膨胀机方案;同样,在采暖抽汽参数较低时,热泵供热效率比膨胀机方案低,当热泵出口最佳热网水温超过64℃时,热泵方案供热效率开始超过膨胀机方案;提出等效节能量指标,并通过计算表明该指标可用于对比两方案的节能效益。     

Numerical simulation and experimental validation of indirect expansion solar-assisted multi-functional heat pump

A novel indirect expansion solar-assisted multi-functional heat pump (IX-SAMHP) system which composes of the multi-functional heat pump system and solar thermal collecting system is proposed and studied in this paper. This system can fulfill space heating, space cooling and water heating with high energy efficiency by utilizing solar energy. For solar water heating mode and solar space heating mode, a dynamic model is presented and validated with the experimental results. The simulation results show good consistency with the experimental data, and the established model is able to predict the system performance at a reasonable accuracy (with the root mean square deviations less than 5%). On this basis, the performances of the IX-SAMHP system are investigated under different parametric conditions. For solar water heating mode, simultaneously operating the solar thermal collecting system and multi-functional heat pump system can be an energy efficiency method. With the solar irradiation rising from 0W/m² to 800W/m², the COP increases from 2.35 to 2.57. In solar space heating mode, the effect of the mass flow rate of water in evaporator is investigated. To balance the heating capacity and COP, the mass flow rate of water should be adjusted according to different temperature demands and heat load.     

太阳能热泵低温地板辐射供暖系统的研究与展望

太阳能热泵低温地板辐射采暖系统是以太阳能热泵为热源,以地板辐射采暖系统为末端装置的新型供暖系统.本文综述了太阳能热泵在国内外的研究与应用,并阐述了太阳能热泵低温地板辐射供暖系统的工作原理及在国内的研究现状.分析了该系统的特点,结果表明该系统是一种舒适、经济和节能的理想供热系统.本文还探讨了该系统在当前的应用中尚待解决的问题.     

基于相变储能的太阳能空气源热泵系统的研究

针对由天气变化导致太阳能利用不稳定和寒冷地区热泵性能低的问题,文章介绍了一种基于相变储能的太阳能空气源热泵系统,该系统能够根据气象情况灵活切换4种供暖模式,大大减少了系统耗电量。文章通过独特设计的储能冷凝器,不仅可以调节太阳能空气源热泵系统能量分配,改善太阳能空气源热泵系统制热量和建筑热负荷之间不平衡的供需关系、提高太阳能利用率,还可以提高空气源热泵低温性能,快速恢复供暖,从而实现提高太阳能空气源热泵系统整体性能的目的。文章以石家庄农村某户为研究对象进行研究,研究结果表明,太阳能空气源热泵系统供暖效果较好,太阳能空气源热泵系统COP最大值为5.19,节能环保效益十分明显。     

太阳能-空气复合热源热泵热水器的性能模拟与分析

介绍了一种新型太阳能—空气复合热源热泵热水装置(SAS-HPWH)。该装置通过使用独特设计的螺旋翅片蒸发管的平板型集热/蒸发器,可以在不同的天气情况下切换运行太阳能热源热泵模式、太阳能与空气双热源热泵模式和空气源热泵模式,制取生活热水。论文主要针对自行设计的一台150L的SAS-HPWH,建立系统的数学模型,并以太阳能输入比例为准则研究系统的运行模式与特性。模拟结果显示该热水器在不同天气特征情况下可高效率地制造55℃热水。论文还分析了太阳辐射、环境温度以及压缩机的容量对系统特性的影响,提出使用变频压缩机,根据不同的天气情况调节制冷剂流量,进一步提高系统的整体性能。     

Solar space heating and cooling with bi-heat source heat pump and hot water supply system

This paper describes a specific heat pump system that can solve the problem of low heating capacity at a low ambient temperature—one of the largest problems in the air-source heat pump system.

In order to decrease the collector area required, the heat pump system is operated by the air-source during the daytime, but at night or at a very low ambient temperature it can be operated with hot water which has been produced by the collector in the daytime. The effect of the solar energy on the air-source heat pump system has many advantages in the moderate winter climate of Japan. The hot water supply system includes an auxiliary electric heater.

The experiment has been carried out with a prefabricated test house, which has been constructed in Nara with double glazed windows and high thermal insulation. The results of this experiment are that solar energy enhances the total electric energy savings, increases the heating capacity at low ambient temperature, and eliminates the need for reverse cycle defrosting operation, etc.