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%。     

寒冷地区绿色建筑土壤源-空气源双源热泵运行特性分析

我国能源储量日渐紧张,提高可再生能源消费占比、推进绿色建筑发展、提高可再生能源利用率等问题被日渐重视起来。本文以探究绿色建筑土壤源-空气源双源热泵运行效果为目的,对该建筑热泵系统进行连续2 a的监测;从热泵实际运行特性和运行性能两方面对比分析了2016年土壤源-空气源双源热泵机组运行和2017年土壤源热泵机组单独运行时机组的供回水温度、供热量、COP及耗电量等信息。结果表明:经采暖度日数修正后2016年机组平均COP为2. 79,2017年机组平均COP为2. 00;土壤源-空气源双源热泵实际运行效果优于土壤源单源热泵。     

某绿色住宅小区污水源热泵系统应用分析

绿色住宅小区可再生能源系统应用广泛,通过对绿色住宅小区进行实地调研,了解和掌握绿色住宅中污水源热泵系统实际运行的用能特点及相关耗能情况。对污水源热泵机组运行参数、电耗及室外气象参数进行监测,并分别从热泵系统运行性能、能耗情况及室内舒适度等方面进行数据处理和分析。研究表明,在供暖季,水泵的能耗占总耗电量的28.4%。系统能效比主要受室外温度和机组的运行状况影响,机组COP和系统EER在整个供暖季期间波动较剧烈,机组COP平均值为1.62,低于机组的额定COP,供暖季中期机组COP和系统EER变化趋势逐渐趋于稳定,机组EER平均值为1.52。为提升供暖季机组运行的稳定性,在系统运行过程中,应及时根据建筑负荷变化,来调整设备运行数量及参数,减少室外温度和机组运行状况带来的影响。     

严寒地区空气-土壤双热源热泵运行性能分析

在沈阳某节能建筑中,空气–土壤源双热源热泵系统有效地利用光伏板的光热转换部分热量作为空气源,避免了空气源热泵在严寒地区应用的结霜问题,减少了土壤源热泵的布井面积。利用TRNSYS软件建立仿真模型,选取系统的主要模块,对双热源热泵运行性能进行冬夏两季模拟分析,结果证明双热源热泵比单一土壤源热泵系统运行更稳定且COP值更高,更具有可靠性。     

双热源热泵制热水与供暖性能诊断

通过对3种热泵供暖性能系数(COP)比较可知,太阳能热泵供暖COP值比空气源热泵高.运用试验分析和理论计算发现压缩机电效率随压缩机压缩比的增加呈线性下降规律,并直接导致双热源热泵系统制热水性能系数(COP)偏低,当热水温度超过时,COP值甚至＜1.通过对系统供暖试验数据的拟合得到2个表征双热源热泵系统供暖性能优劣的数学模型,试验和模型都显示出当蒸发器进口水温为28℃左右时,系统供暖COP值最大,而当蒸发器进口水温偏离该值时,COP值都会下降.对双热源热泵系统制热水和供暖的不可逆程度分析发现当压缩机压缩比ε=3.4时,系统运行更接近可逆过程,即系统运行最佳,压缩比偏离该值会导致系统不可逆损失增加.     

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。     

绿色公共建筑地源热泵系统供热性能分析

近年来我国绿色建筑发展迅速,其中关于可再生能源系统应用的分析研究也受到了广泛关注。文章以天津生态城区公屋展示中心监测数据为基础,分析该案例建筑地源热泵机组冬季整体运行情况,包括案例建筑能耗结构占比、地源热泵机组工作时段能耗特征、热泵机组实际供热能力及热泵机组供暖期的负荷率、COP瞬时值/平均值及机组综合部分负荷性能系数。分析整理监测系统所测数据可知与制冷季、过渡季相比采暖能耗最大;热泵机组稳定运行逐时能耗在12.0 k W·h上下浮动,整个供暖季逐时平均能耗约10.0 k W·h,机组的COP平均值为3.7;根据实时监测天津地区室外气象参数及单台机组不同负荷率下运行时间权重计算IPLV为3.8。统计结果可为以后案例建筑后续运行阶段的实际运行状况、机组节能诊断方面等方面提供一定的数据基础。     

空气——土壤双源热泵系统在我国北方地区的应用

土壤热不平衡是制约地埋管地源热泵在北方地区长期可靠运行的关键问题。耦合空气源补热器的复合地埋管地源热泵系统可充分利用土壤源和空气源的优势,从根本上解决该问题,满足用户供暖、供冷和供生活热水需求。空气源补热器从高温空气中取热,可运行于直接补热、结合热泵机组补热、结合热泵机组供暖和结合热泵机组供生活热水4种模式,通过增加补热和减少取热两方面维持土壤热量平衡。以TRNSYS为平台搭建系统模型,分析了该系统的长期运行特性及其在哈尔滨、长春、沈阳等不同地区的适用性。结果表明:该系统可较好地维持土壤热平衡;机组供暖COP为3.26~3.83,相对燃煤锅炉+分体空调系统节能率为24%~34%;系统初投资低,新增空气源补热器初投资仅占2%~3%,相对燃气锅炉辅助供暖和太阳能集热器辅助补热的复合系统具有较好的经济性。该系统是一种经济可靠、清洁高效的供暖空调形式,有助于地埋管地源热泵系统在北方地区的合理推广及应用。     

空气-土壤源双热源复合热泵性能分析

通过分析空气源热泵和土壤源热泵的运行特点,介绍了一种空气-土壤源双热源复合热泵,以济南市某别墅为例用De ST软件计算出其逐时冷负荷和热负荷,通过计算比较土壤源热泵从土壤中的吸热量和放热量,以土壤源热平衡为基准,确定了其最佳复合温度为3℃。通过统计分析空气源热泵和土壤源热泵的运行时间及运行性能,初步确定了空气-土壤源双热源复合热泵在济南地区使用的COP为3.77,证明了空气-土壤源双热源热泵比单一的土壤源热泵系统运行更稳定且COP更高,并且能够减少从土壤中的吸热量,缓解土壤的热不平衡,能够实现整个系统的长期和高效运行。     

基于供需匹配的空气源热泵-风机盘管供暖系统变水温控制方法研究

空气源热泵作为一种建筑供暖技术在我国应用越来越广泛,然而热泵的运行效率受供水温度的影响,供水温度每降低1℃,机组COP平均提高2%～4%。因此,实现空气源热泵供暖系统的变水温控制对建筑节能至关重要。本文针对定流量空气源热泵-风机盘管供暖系统,提出了一种基于供需匹配的最佳供水温度设定点的变水温控制方法,并通过模拟预测了该方法的效果。模拟结果表明:定流量空气源热泵-风机盘管系统采用变水温控制方法时,供水温度能够随着室外工况变化实时调节,更好地保证室内温度、降低系统能耗并提高运行效率,整个供暖季系统节能13. 1%、系统COP提高9. 6%。本文研究揭示了定流量空气源热泵-风机盘管供暖系统采用变水温控制具有很大节能潜力,预测了变水温方法具有良好的可行性和应用价值。     

低温空气源热泵在我国北方地区运行特性研究

本文对低温空气源热泵用于我国北方不同地区供暖的运行特性及经济性进行计算分析。在逐时环境温度、逐时建筑负荷的基础上,通过仿真软件计算热泵系统的逐时能耗和供暖季节运行特性,研究空气源热泵供暖,电锅炉辅助热泵供暖及燃气锅炉辅助热泵供暖三种方案在不同地区应用的表现。考虑热泵初投资,运行费用,费用年值及减排效益等评价指标分析不同热泵供暖系统的综合效益。     

寒冷地区某绿色建筑污水源热泵供暖季实际应用效果研究

为探究供暖季污水源热泵系统在寒冷地区绿色建筑中实际运行效果,本文以实测运行数据为基础,从能源侧、供能系统和用户侧3个方面展开分析,掌握供暖季每个环节实际用能效果,逐步分析能源利用效率,辨识系统运行效果影响因素,提出设计及运行优化建议。研究表明,该污水源热泵系统可满足室内供暖需求,但系统制热性能较差,系统制热能效比COPsys平均值约为2.3;运行过程中,机组COP和系统COPsys均与机组负荷率呈负相关性,当机组负荷率为55%时,系统制热性能最优,COPsys约为2.75。为提升供暖季整体运行效果,运行过程中应根据建筑热负荷,调整运行机组数量及型号,减小室温与设计值差异,并优化机组控制方法,使机组长期维持在高COP负荷率范围运行。研究结果可为后续污水源热泵系统设计及运行优化方面研究提供一定参考。     

实际空气源热泵供暖系统容量超配问题测试与分析

为量化评价空气源热泵系统设计容量选择过大而引发的容量超配问题,本文深入分析空气源热泵系统设计选型难点,提出空气源热泵系统容量超配率评价指标,并在2018—2019年供暖季对北京农村地区“煤改电”项目中的103个空气源热泵系统以及北京、秦皇岛、南通、青岛等地区的5个公共建筑项目空气源热泵系统进行实测调研,量化评价空气源热泵系统容量超配程度,并且分析了测试期内运行效果。实测结果表明：北京“煤改电”项目中的103个空气源热泵系统平均容量超配率达到125%,其中51.4%的系统COP低于2.2;公共建筑项目中的5个空气源热泵供暖系统超配率在45.9%～367.4%,系统COP仅在0.93～2.13。本文揭示了空气源热泵供暖系统容量超配是导致运行能效下降的普遍因素,合理设计选型对保障空气源热泵高效运行具有重要意义。     

太阳能-空气源/水源热泵双级耦合地板采暖系统在寒冷地区的应用

本文分析北京地区某办公建筑主动式太阳能与空气源/水源热泵双级耦合多能互补的地板采暖系统于2010～2011年冬季实际运行情况,在满足采暖要求的同时,取得良好的节能减排效果,节能率76%。采用空气源热泵与水源热泵耦合系统,能够解决R22工质的单级空气源热泵在低温环境下制取供暖热水,压缩机压缩比大,工质流率低,压缩机出力下降较多等问题,提高能效比。在充分利用太阳能的基础上,使空气源热泵采暖在北方寒冷地区得到有效的应用。     

太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统性能实验研究

将基于平板微热管阵列的水冷PV/T集热器与双热源热泵相结合,提出1种太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统,该系统可实现多种运行模式的切换,以满足复合建筑的供热、供冷、热水和部分电力需求。实验主要针对于冬季制热工况和夏季供冷工况进行实验研究,分别从室外温度、太阳辐照度、热泵COP、制热量、集热效率和发电效率等方面对系统性能进行分析。实验结果表明,冬季制热实验时,空气源热泵制热、PV/T联合水源热泵制热和PV/T联合双热源热泵制热工况下COP分别为2.15、2.5和2.6,均能满足冬季室内的采暖要求。PV/T联合水源热泵制热和PV/T联合双热源热泵制热实验的平均发电效率和集热效率分别为12.1%和48.6%,11.3%和38.8%。空气源制冷实验时,热泵的EER平均为2.08;制冷兼制热水模式实验时,热水作放热源阶段的EER平均2.26,空气作放热源阶段的EER平均为1.96。     

严寒地区某绿色商业建筑土壤源热泵系统运行性能分析

严寒地区运行土壤源热泵系统,应充分考虑气候寒冷和土壤温度较低的地区特点。以严寒地区绿色商业建筑土壤源热泵系统运行特性为研究对象,针对严寒地区某绿色建筑土壤源热泵系统2017年供暖季土壤源热泵系统进行实测调查,获取土壤源热泵系统运行中的能耗统计,对比分析得出优化运行策略和方案,为实质性节能和节省运行提供参照,促进土壤源热泵系统的节能运行。从热泵系统水温特性、负载特性、能效特性及能耗情况等方面进行数据处理和分析,为严寒地区土壤源热泵实际节能运行提供基础数据参考。     

重庆地区地表水地源热泵系统冬季供暖工程应用

以重庆地区5个地表水地源热泵项目为例,对其冬季供暖运行工况进行了实测,并与空气源热泵和锅炉供暖进行了比较.结果表明,江水源热泵系统的机组制热性能系数COP和系统制热能效比EER分别能达到2.8～5.3和2.7～4.3,湖水源热泵系统的COP和EER分别能达到4.4和3.0,并且室内温度和相对湿度分别能保持在20℃左右和40％以上;相比于空气源热泵和锅炉供暖,地表水地源热泵系统冬季供暖的能效提高率分别达到了8.0％～72.0％和18.0％～87.9％,节能显著.     

北京地区空气源热泵低温工况下运行性能的实测研究

为进一步揭示空气源热泵在实际工况下的运行性能,掌握其低温运行特性,本文在2015~2016年供暖季针对北京地区某办公楼空气源热泵系统进行了为期80 d的现场测试,对系统长期运行性能进行整理,并重点分析了持续3天低温黄色寒潮预警期内系统的实际运行性能。测试结果显示:测试期内机组日平均制热量为15.2 kW,日平均能耗量为0.56 kW·h/m~2,COP为2.77;低温工况下,环境温度在-15.2~-5.1℃内波动,最冷工况下机组排气温度平均值为118.5℃,最高达到124℃,且排气温度超过120℃的运行时间占25%;平均压缩比为11,最高达到11.8,机组平均制热量10.7 kW,最低制热量8.8 kW,衰减幅度达55%,平均COP为1.96,最低COP仅1.49。研究结果为掌握空气源热泵冬季供暖期实际运行性能及低温运行特性提供了必要的实践数据。     

绿色公共建筑地源热泵系统运行效果分析

本文以绿色建筑中地源热泵系统实际运行数据为基础,介绍了4个地源热泵系统夏季制冷、 冬季供热的运行效果,并分析了冬季、 夏季热泵系统地源侧、 用户侧供回水温差、 机组COP、 系统EERsys、 负荷率等指标,系统的总结了地源热泵系统运行的普遍问题,为后续地源热泵系统运行阶段的节能诊断、 性能提升和运行管理提出优化建议.     

北京地区居住建筑太阳能—土壤源热泵系统联合运行的应用分析

本文针对北京地区的气候条件,选取1栋别墅建筑作为研究对象,利用TRNSYS软件对太阳能—土壤源热泵系统的2种运行模式进行了计算分析。结果表明,与单独土壤源热泵系统相比,在地下换热器尺寸不够时,联合运行模式在蒸发器进水温度、机组COP、节电量等方面有较好的改善作用;对比2种运行模式,可知模式2的运行效果最优,如果单纯地在冬季供暖情况下使用太阳能补热,此运行模式可作为实际工程设计与运行的优化方案;单纯地在供暖季利用太阳能辅助土壤源热泵系统供暖并非经济,应考虑季节性蓄热、非供暖季提供生活热水等途径,以最大限度地利用太阳能系统。