融霜下落水对换热器除霜性能的影响

空气源热泵除霜时,融霜水下落会造成换热器整体除霜不均匀,影响除霜性能。为研究空气源热泵在除霜过程中换热器管翅表面的融霜下落水对除霜性能的影响,建立了室外换热器的热气除霜动态模型,对模型进行求解得到除霜过程中的管壁温度、除霜速率以及剩余霜质量等参数随时间的变化规律。结果表明,受融霜水影响时,融霜速率迅速降低,在第67秒时上部区域剩余霜质量变为0,而受下落水影响区域直到第78秒时霜层才全部融化。     

过冷中间流体气化器换热过程数值模拟

中间流体气化器(IFV)多采用丙烷作为中间流体,利用其蒸发、冷凝相变过程将LNG气化。为了减小气化器体积,采用过冷中间流体换热流程。对过冷丙烷换热流程中的换热器换热过程进行数值模拟,研究影响过冷流体换热的因素。结果表明,随着海水流率的增大,换热增强;随着海水入口温度的升高,丙烷和水的进出口温差变大。在实际的工程应用中,在允许范围内尽量增大海水流率,以提高换热器效率。换热器倾斜角度对换热的影响需通过实验进一步探明。     

热泵蒸汽系统准两级压缩联合过冷器循环的性能分析及优化

为了克服高压比的运行工况对能效系数(COP)、排气温度等热泵系统循环、安全性能的影响,将准两级压缩联合过冷器的循环方式引入经典的热泵蒸汽系统,在低温热源水输入温度固定为65℃、冷凝温度变化区间为115~135℃的工况下,以R245fa为工质,对经典系统及改进系统进行理论循环性能对比,并以取得更高COP为目标对改进系统的补气参数(补气率B)和过冷器参数(热源水过冷率A)进行优化。结果表明:在所考察的冷凝温度区间内,采用准两级压缩联合过冷器的循环方式下的改进系统取得了更好的循环与安全性能,当B和A的典型值分别取为0.4和0.2时,改进系统COP较经典系统平均提高了13.5%,排气温度与压缩比平均降低了1.72℃与19.2%,采用优化过的补气率和过冷率参数后,改进系统的COP可平均提高32.36%。     

自复叠制冷系统压力和组分调节

热气旁通调节可有效排除高压对自复叠制冷系统的危害，但对混合工质的组分没有调节作用。针对三级自复叠制冷系统冷凝压力和排气温度较高的特点，提出了带两路旁通的4种压力和组分调控方式。热气旁通调节时冷凝压力周期性波动变化较大，电磁阀开启较频繁，系统开机70 min后才能达到稳定状态。二级相分离器气相出口旁通调节时冷量损失较严重，低温工质的冷量通过旁通管路排放到膨胀容器。一级相分离器气相出口调节和两个相分离器气相出口同时调节时制冷系统的性能很接近，系统开机30 min后即可达到稳定运行状态。通过对压缩机和蒸发器运行工况检测，一级相分离器气相出口调节和两个相分离器气相出口同时调节为较好的自动复叠制冷系统压力和组分调控方式。     

自复叠制冷系统压力和组分调节

热气旁通调节可有效排除高压对自复叠制冷系统的危害,但对混合工质的组分没有调节作用。针对三级自复叠制冷系统冷凝压力和排气温度较高的特点,提出了带两路旁通的4种压力和组分调控方式。热气旁通调节时冷凝压力周期性波动变化较大,电磁阀开启较频繁,系统开机70 min后才能达到稳定状态。二级相分离器气相出口旁通调节时冷量损失较严重,低温工质的冷量通过旁通管路排放到膨胀容器。一级相分离器气相出口调节和两个相分离器气相出口同时调节时制冷系统的性能很接近,系统开机30 min后即可达到稳定运行状态。通过对压缩机和蒸发器运行工况检测,一级相分离器气相出口调节和两个相分离器气相出口同时调节为较好的自动复叠制冷系统压力和组分调控方式。     

翅片管换热器表面霜层生长特性的实验研究

空气源热泵系统节能减排效果显著,但在低温高湿的冬季制热工况下,室外蒸发器表面会发生结霜现象,霜层会直接影响换热性能,进而影响系统运行的可靠性及能效。对翅片管换热器霜层生长特性进行了实验研究,实验中采用红外热成像仪对霜层表面温度进行测量,并用千分尺热电偶直接测量装置进行校核。分析了环境温度、相对湿度及迎面风速对结霜厚度、结霜量、霜层-湿空气界面条件的影响,并将霜层表面温度与环境温度之差作为结霜的传热驱动力,将湿空气中水蒸气分压力与霜表面温度下饱和水蒸气分压力之差作为结霜的传质驱动力,对结霜机理进行了分析,为换热器的防结霜和除霜提供了依据,为优化空气源热泵系统的设计奠定了基础。     

室外换热器迎面风速对空气源热泵结霜特性的影响

对不同迎面风速条件下空气源热泵系统室外换热器表面霜层生长特性进行了实验研究,测量了翅片表面动态霜层厚度、换热器结霜量,显微观察了霜晶生长过程。实验结果表明,迎面风速的降低使得空气源热泵机组室外换热器表面霜层厚度加速增长,结霜周期随迎面风速的下降呈近乎线性地减小,而且相对湿度越低,结霜周期下降的速度越快;因此,减小室外换热器迎面风速将恶化空气源热泵机组结霜/除霜周期中的平均性能。对霜晶形态的显微观察发现,低迎面风速工况下霜层厚度增长速度加快的原因是由于空气源热泵蒸发器壁面温度降低造成的霜晶形态的改变,翅片表面柱状冰晶始终在高度方向快速生长,这种现象与低环境温度工况下翅片表面霜晶生长形态类似。换热器总结霜量随迎面风速的减小而下降,造成霜层平均密度降低。     

采用R410A单一工质的复叠式空气源热泵

针对空气源热泵在寒冷地区应用中存在的诸多问题,结合复叠式循环与压缩机直流调速技术,提出一种采用R410A单一工质的复叠式空气源热泵(SC-ASHP)系统,既可以按照传统单级压缩制热（SHC）模式运行,又可按复叠式制热（CHC）模式运行。不同工况下,对SC-ASHP系统在两种不同制热模式运行时的压缩比、排气温度、制热量与性能系数（COP）进行了模拟计算与实验研究,结果表明：低温环境下,CHC模式压缩比和排气温度远低于SHC模式;在冷凝温度46℃,蒸发温度-35℃工况下,CHC模式COP高于1.8,压缩机排气温度低于120℃,高低温压缩机压缩比均不超过5.0,系统可以稳定可靠运行;此外,CHC模式下提高低温压缩机转速可以持续提高系统制热量,满足低温环境下的供暖需求;新系统扩大了空气源热泵系统的应用范围。     

无霜空气源热泵系统冬季运行性能实验

为了解决传统空气源热泵系统冬季运行室外换热器结霜温度,提出了一种溶液除湿型无霜空气源热泵空调系统。该热泵系统在冬季可以无霜高效运行的同时夏季性能也有所提高。通过搭建该系统实验平台,研究了室外空气干球温度、湿度、供热水温度、供热水流量、溶液流量、溶液质量分数、室外空气流量等对冬季工况系统供热性能的影响,还研究了溶液流量、溶液温度、室外空气流量等对冬季工况系统再生性能的影响,得出了室外空气湿度、溶液质量分数对系统的供热性能影响较小,随着室外空气干球温度、供热水流量、溶液流量、室外空气流量等参数的升高和供热水温度的减小,系统供热性能逐渐增大最高可达3.11,而随着溶液流量、空气流量等参数的升高和溶液温度的减小,系统再生性能逐渐增大最高可达4.03,系统供热综合COP在实验工况相较逆循环除霜系统有所提升,实验验证了该系统适用于低温高湿地区。     

无霜空气源热泵系统冬季运行性能实验

为了解决传统空气源热泵系统冬季运行室外换热器结霜温度,提出了一种溶液除湿型无霜空气源热泵空调系统。该热泵系统在冬季可以无霜高效运行的同时夏季性能也有所提高。通过搭建该系统实验平台,研究了室外空气干球温度、湿度、供热水温度、供热水流量、溶液流量、溶液质量分数、室外空气流量等对冬季工况系统供热性能的影响,还研究了溶液流量、溶液温度、室外空气流量等对冬季工况系统再生性能的影响,得出了室外空气湿度、溶液质量分数对系统的供热性能影响较小,随着室外空气干球温度、供热水流量、溶液流量、室外空气流量等参数的升高和供热水温度的减小,系统供热性能逐渐增大最高可达3.11,而随着溶液流量、空气流量等参数的升高和溶液温度的减小,系统再生性能逐渐增大最高可达4.03,系统供热综合COP在实验工况相较逆循环除霜系统有所提升,实验验证了该系统适用于低温高湿地区。     

电辅加热除霜在空气源热泵机组中的应用

空气热源泵在空调工程和热水供应系统中的应用日益广泛,但室外气温低于露点时室外侧换热器翅片表面会结霜,从而影响热泵的供热能力及正常运行,需要采取除霜措施.在综合楼中心空调系统改造中采用了电辅加热除霜方法,通过一年的运行,节能、降耗效果明显.     

喷气增焓空气源热泵热性能评价及预测

喷气增焓空气源热泵系统可显著提高系统低温性能,应用在寒冷地区时冬季环境温度普遍在-5℃以下,而且全年温度波动范围非常大,仅以名义工况(干球温度为7℃)评价系统性能,难以准确有效反映系统真实节能效果.为此在兰州地区建立了喷气增焓空气源热泵实验系统,实测不同环境温湿度条件下系统性能,结果表明系统COP在喷气电磁阀关闭时基本呈线性变化关系,瞬时COP可达6.5,在喷气电磁阀开启时COP衰减更为缓慢,瞬时COP在2.0左右;据此分段拟合出热泵COP的经验关联式,确定其适用范围,并进行实验验证,与本实验系统相比其平均相对误差在3%以内.     

太阳能-空气复合热源热泵热水系统

针对光伏发电效率较低和空气源热泵在寒冷地区应用中存在的问题,研发了一种新型复合蒸发器,将平板微热管阵列太阳能光伏光热（PV/T）集热器与空气源热泵相结合,组成新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统。并对该热水系统在不同运行工况下的水箱水温、吸排气压力、压缩机功率和性能等进行了实验研究。实验结果表明,在环境温度分别为5、10和15℃的条件下,热泵加热73 L水,水温从15℃加热到50℃时,双热源运行工况的加热时间比单空气热源运行工况依次缩短了5.14%、10.29%和11.38%, COP依次提高了5.99%、9.28%和11.96%。     

新型直升机热泵空调系统驾驶舱热控性能

直升机飞行过程往往需要面临低温环境,为了保障人员和设备的正常工作,需要对驾驶舱进行加热,但发动机引气产生代偿损失。因此,提出了一种新型直升机热泵空调加热系统,该系统以经过滑油-冲压空气换热器加热的冲压空气为热源,采用热泵循环的方式对座舱进行供热,对滑油废热进行了回收利用。在所提出的热泵空调系统方案的基础上,建立了该系统仿真模型,对地面低温环境条件直升机全飞行任务阶段的驾驶舱温度瞬态响应以及热泵系统工作性能进行了动态仿真研究。结果表明,该新型热泵空调系统能够满足直升机低温环境下的供热需求,且在工作温度范围内其制热能力和制热效率均明显更高,系统低温工作性能得到提高,直升机的低温环境适应能力得到显著提升。     

高温热泵在除湿转轮空调系统中的性能

提出一种新型的除湿转轮与高温热泵联合运行的空调系统,该系统利用热泵的蒸发器对除湿后的热空气进行降温处理,同时将冷凝器释放的热量为除湿转轮提供再生能耗,在系统内部实现冷量和热量的抵消,既降低系统能耗又减少环境污染。为此研制了采用工质R142b的空气源热泵,将机组置于可模拟转轮处理空气和再生空气状态的标准空气焓差室对其性能进行测试。通过改变室外侧环境温度和进入冷凝器的风量研究R142b在空气源热泵机组中的循环性能和排气压力。结果表明：当蒸发器环境温度为（45±0.2）℃时,冷凝器进风温度为（27±0.2）℃时,灌注R142b的空气源热泵可产生79.2℃的热风,满足转轮的再生温度要求,且排气压力在压缩机的正常工作压力范围内。     

高温CO2热泵的超临界喷气增焓性能

提出了一种基于高温超临界喷气增焓技术的新型CO₂热泵循环,以显著提升跨临界CO₂热泵在高温循环加热工况下的制热性能。通过建立超临界喷气增焓型高温CO₂热泵系统的数值模型,并采用EES（engineering equation solver）软件对该热泵系统的循环加热性能进行了仿真分析。研究了在较高气体冷却器出口温度下,蒸发温度、压缩机中间压力、气体冷却器压力等参数对单位容积制热量和性能系数（COP）的影响。结果表明：在最优排气压力下,气体冷却器出口温度高达60℃时,该热泵循环的COP也能达到3.0左右;相对于普通喷气增焓系统,COP明显提高;相对于无喷气增焓的常规系统,在气体冷却器出口温度为60℃时,相对补气量为0.3、0.4、0.5的超临界喷气增焓系统COP分别提高了14.8%、21.2%、29.2%;气体冷却器压力和中间压力对系统COP的影响变化趋势一致,但气体冷却器压力的影响更为显著;此外,存在最优的气体冷却器压力和中间压力使系统COP达到最大,在气体冷却器出口温度为60℃,相对补气量为0.4时,最优气体冷却器压力和中间压力分别为13.5MPa和8.5MPa。     

采用地下水预热新风的热泵空调系统的适用性

传统地下水源热泵是直接利用地下水加热蒸发器,没有有效利用地下水低品位热能。为此,提出一种利用地下水预热新风的地源热泵空调系统,实现地下水低品位热能的梯级利用,即先利用地下水预热新风,再进入地下水源热泵机组二次利用,提高了地下水热能的利用率并显著节省机组能耗。分析新系统工作原理及供热空气处理方法,运用DeST软件对夏热冬冷和寒冷地区4个典型城市（武汉、常德、北京、郑州）的某学术交流中心在整个供暖季（120 d）的逐时热负荷进行模拟,并与传统地下水源热泵空调系统的供热特性及能耗进行比较。新系统能耗远远低于传统地下水源热泵空调系统并且适用于我国夏热冬冷地区和寒冷地区,节能率均超过50%,且夏热冬冷地区节能效果更好。     

小型低温空气源热泵用转子和涡旋压缩机对比

空气源热泵是一种利用高位能使能量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。阐述了小型低环境温度空气源热泵（输入功率在1～4 kW,工作环境温度可达−20 ℃）的概念和用能效率评定方式。介绍了适用于小型低环境温度空气源热泵的两种全封闭压缩机：转子压缩机和涡旋压缩机。对比了两类压缩机的压缩原理;通过技术分析和产品调研,对两类压缩机的基本特性、喷气增焓和喷液增焓技术、变频技术和适用工况等方面进行了分析,并对其变压比特性进行阐述;对其制造工艺进行比较。得出了两种压缩机的适用性对比。