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%。     

空气源热泵机组新型低温运行工况稳态特性研究

双级耦合热泵供暖系统中,空气源热泵作为一级侧机组,工作于一个全新的低温运行工况中。本文利用已建立并通过实验验证的空气源热泵机组稳态仿真数学模型,对机组在新工况与常规工况下的低温稳态特性进行了计算机仿真。结果显示,在新工况下,空气源热泵性能显著改善,机组低温运行范围有效扩大,满足作为双级耦合热泵供暖系统低位热源的需要。此研究可为新系统的推广奠定可靠的理论基础。     

某住宅空气源热泵与太阳能联合供暖系统分析

以我国北方典型城市天津为例,提出了一种空气源热泵与太阳能联合供暖系统形式。以天津地区某典型住宅为例,分析了该住宅采暖季的所需热负荷。结果表明热泵机组具有较好的运行性能,但太阳能贡献率偏低。     

上海某办公楼地埋管地源热泵系统夏季运行性能分析

通过对上海市某办公楼地埋管地源热泵系统夏季工况的持续监测,研究了该系统的夏季运行特性。结果表明:夏季工况时,该系统在40%负荷率运行时间最长,约占整个夏季工况的22.8%;机组性能系数为3.2~8.4,系统性能系数为0.9~5.2;机组性能系数水平为6(即5.5~6.5)的时间最长,约占整个夏季工况的55.6%;系统能效比水平为4(即3.5~4.5)的时间最长,约占53.4%。此外,通过对监测数据的分析与数学计算得到了描述夏季工况机组性能系数的多元非线性回归模型,相关系数平方值R~2为0.883,该模型可用于同类型地埋管地源热泵系统的性能系数预测。基于回归模型,分析了按照建筑负荷需求设置用户侧出水温度,能较大程度降低机组的耗电量,为地埋管地源热泵系统的设计和运行提供参考。     

用户侧变流量运行空气源热泵供暖技术经济性

济南市某住宅楼(供暖面积为4 650 m~2)采用空气源热泵机组作为热源进行供暖,介绍热泵供暖系统流程。采用TRNSYS模拟软件,模拟供暖期逐时热负荷。基于热泵供暖系统设备配置,对热泵机组、热泵侧水泵、用户侧水泵(变流量运行)、蓄热水箱进行选型。采用TRNSYS模拟软件建立热泵供暖系统能耗模型,模拟计算最冷日性能指标(用户逐时供水温度、热泵机组逐时制热性能系数、热泵供暖系统逐时能效比)、最冷月性能指标(用户日平均供水温度、热泵机组日平均制热性能系数、热泵供暖系统日平均能效比)、供暖期性能指标(热泵机组供暖期平均制热性能系数、热泵供暖系统供暖期平均能效比)、供暖期经济指标(耗电量、单位供暖面积电费)。最冷日、最冷月用户供水温度稳定,在40℃左右。热泵机组供暖期平均制热性能系数为3. 10,热泵供暖系统供暖期平均能效比为2. 94。热泵供暖系统供暖期耗电量为74. 09 MW·h,电价按当地第三档电价0. 847元/(kW·h)考虑,单位供暖面积电费为13. 5元/m~2。用户侧变流量运行条件下,空气源热泵供暖系统技术与经济性均比较理想。     

基于k-means聚类的地源热泵机组运行策略优化研究

以上海某地源热泵为研究对象,基于长期实测数据对全年工况性能特性进行了研究。通过k-means对全年工况的日逐时负荷进行聚类分析,获得采暖、制冷和过渡季节等不同季节最佳族数及对应族下典型日负荷曲线特性。构建地源机组的性能仿真模型,通过实测数据获得模型相关参数值。分别以最优制热制冷性能系数为目标,建立了运行负荷配比优化模型,并将模型应用于上述不同季节典型工况,对各典型工况下的运行策略进行优化,获得各工况下最优运行策略。通过与实测数据的对比,运行策略优化有效提高了热泵系统的能效。     

基于建筑负荷特性的地埋管地源热泵系统适用性研究

基于建筑负荷对地埋管地源热泵系统运行性能的影响给出了2个建筑负荷特性指标:建筑全年累计冷热负荷比R和建筑峰值冷热负荷比K。针对寒冷气候区的典型办公建筑,计算了5种R值和2种K值条件下地埋管地源热泵系统的地埋管进出口温度、土壤温度及热泵性能系数,得出了适用于地埋管地源热泵系统的R值范围为0.6~0.8,同时给出了不同K值条件下地埋管换热器的设计依据。     

空气源热泵冷热水机组全年运行工况的模拟与分析

从机组的空气侧换热量、水侧换热量、压缩机轴功率和供热性能系数等参数进行综合分析,以冬季工况为主。重点分析了不同空气侧换热器结构参数下机组的性能,寻求对空气源热泵冷热水机组结霜特性影响最小的空气侧换热器的结构参数。用变化后的结构参数结合夏季运行工况,其空气侧换热系数、管壁温度、空气侧压降也有所改善。将模拟结果与实验数据进行了比较,两者吻合很好,进一步验证了所建模型的可靠性。     

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。     

空气源热泵系统在胶东地区的使用效果实测

对山东省胶东地区7个空气源热泵系统进行了运行性能测试。通过对关键参数的测量,计算得到机组与系统的性能参数。实测结果表明,对于大部分项目,设计负荷过大,实测机组性能系数和额定性能系数均存在一定的差距,部分项目实测系统性能系数与机组性能系数的差异较大,水泵实际效率与额定效率存在差距,部分项目的输配系数明显偏低。分析了空气源热泵系统运行的典型问题,包括停机机组旁通流量带来的热损失占比大、热源与末端不匹配,输配系统效率较低、机组控制不佳4个方面。     

北方沿海某节能建筑空气源热泵供暖系统的性能测试与分析

为调查空气源热泵在我国北方沿海地区的实际应用性能,以山东临港市某节能建筑为例,对空气源热泵供暖系统进行现场测试。通过实测数据分析,揭示影响空气源热泵供暖系统性能的关键问题,包括机组除霜控制不准确、电子膨胀阀控制不当、输配系统能耗高、室内温度偏低等问题,并且针对这些问题提出了相应的改进措施。本研究为空气源热泵在北方沿海地区的工程应用提供了参考。     

基于TRNSYS的太阳能-空气能高效供暖系统仿真模拟研究

针对内蒙地区农牧民居住建筑设计了一套户用太阳能-空气能高效供暖系统，使用TRNSYS软件搭建了供暖系统模型，模拟供暖季供热系统运行情况，从系统能耗、太阳能集热效率、供热性能系数等方面对比分析了该系统与太阳能复合空气源热泵供暖系统的性能。结果表明，与太阳能复合空气源热泵供暖系统相比，该系统的太阳能集热效率、太阳能转化总效率、供暖季制热性能系数分别提高了34.65%、51.15%、22.62%,该系统利用蓄热水箱低品位热源实现了太阳能高效供热，且节能效果显著。     

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。     

小型空气源热泵在寒冷地区应用的标准研究

本文研究了不同类型热泵空调产品在不同工况下制热运行的性能表现,以寒冷地区典型城市北京为例,计算了该地区建筑负荷同室外温度和运行时间关系,并对欧盟法规中评价热泵产品的标准进行分析和解读,提出国家现行标准难以体现出低环境温度的房间空调器与普通房间空调器在寒冷地区使用的区别。为了使更适合寒冷地区使用的房间空调器具有更清晰的判断指标,需要建立新的评价方法。最后提出了修订寒冷地区用空气源热泵标准的建议。     

空气源热泵采暖系统供水温度的分析与研究

夏热冬冷地区冬季气温低、湿度大,目前该地区建筑(尤其对于住宅和商务办公类建筑)多以分体式空调制热为主,该供热方式不但制热性能系数(COPH)较低、综合能耗高,而且室内舒适性差;空气源热泵散热器采暖系统以其舒适性高,施工、维护简便等成为该地区研究的热点;由于空气源热泵机组的出水温度范围较为宽泛,其值的确定对于采暖系统的整体能效将会产生比较大的影响;基于这一思路,提出了低温型空气源热泵(出水温度≤55℃)散热器供暖系统的出水温度与综合性能系数之间的耦合关系,利用实验数据加理论分析的方法推断出热泵机组的出水温度对整个系统节能的重要意义!     

夏季工况空气-土壤源热泵系统能效分析

采用试验方法,针对夏季工况,对空气-土壤源热泵机组分别在单纯空气源热泵运行模式、单纯土壤源热泵运行模式、空气-土壤源热泵运行模式下的制冷性能系数、能效比进行了实测比较。空气-土壤源热泵运行模式下的制冷性能系数、能效比较高,有利于改善土壤热平衡。     

空气源热泵供暖工程设计要点分析

空气源热泵供暖系统的设计对其实际运行效果和节能性有较大影响。本文根据我国不同地区气候特性,从空气源热泵供暖工程全生命周期成本出发,研究了适用的最经济平衡点温度计算方法,用于确定空气源热泵机组和辅助热源承担热负荷的比例。相关最经济平衡点计算方法已在工程建设协会标准《空气源热泵供暖工程技术规程》得到应用,为我国不同地区空气源热泵供暖工程设计提供指导和依据,保证系统运行效果的同时提高系统的经济性和节能性,推动其在我国不同地区的应用。     

北京农村地区冬季供暖系统碳排放研究

根据全寿命周期法建立了建筑供暖系统碳排放计算的模型,明确了建筑供暖系统的生命周期阶段以及相关能源及材料的碳排放因子。通过建立的北京典型农村住宅的建筑能耗模型,对北京农村地区燃煤锅炉、两种不同末端形式的空气源热泵和燃气锅炉供暖的各个阶段的碳排放比例进行了对比分析。研究成果可以从碳排放的角度指导农村地区选择适宜的冬季供暖系统。     

直燃机与空气源热泵用于夏热冬冷地区办公建筑集中空调系统的能耗分析

计算了夏热冬冷地区9个代表性城市典型办公建筑的空调设计冷热负荷和全年逐时负荷,统计分析了不同工况下直燃机和空气源热泵2种冷热源设备的性能修正,并对这2种冷热源设备构成的空调系统的全年运行能耗进行了模拟计算和对比分析。结果表明:由于夏热冬冷地区供冷需求和能耗的权重较大,而直燃机空调系统全年制冷性能系数远低于空气源热泵空调系统,所以该地区办公建筑以一次能源为基准计算的空气源热泵系统全年空调总能耗远低于直燃机系统。因此从节能上看,选择空气源热泵更合理。     

空气源热泵机组除霜技术探讨

分析了空气源热泵产品在北方地区应用受限制的原因。研究了空气源热泵产品的结霜条件、制热效率和性能系数等,提出了改进措施。研制了低环温型空气源热泵空调机组,测试数据表明,该机组在北方地区具有较好的制热效果。