磁悬浮式热泵机组用于集中供热的经济性分析

介绍磁悬浮式热泵机组关键设备——磁悬浮式压缩机结构。结合工程实例,对采用磁悬浮式热泵机组(将板式换热器一级侧出口的一级管网回水作为低温热源)热力站的一级管网供回水温度、磁悬浮式热泵机组制热性能系数进行实测分析。比较螺杆式热泵机组、磁悬浮式热泵机组的经济性。与仅采用板式换热器的传统供热模式相比,采取磁悬浮式热泵机组供热模式可有效降低一级管网回水温度。磁悬浮式热泵机组的日平均制热性能系数比较高,制热季节能效比可达到8.93。螺杆式热泵机组、磁悬浮式热泵机组供暖期耗电量分别为39.36×104、22.48×104kW·h。电价按0.9元/(kW·h)计算,磁悬浮式热泵机组供暖期可节省电费15.19×104元。螺杆式热泵机组、磁悬浮式热泵机组的购置费分别为65×104、120×104元,磁悬浮式热泵机组多出的购置费可在3.62 a收回。     

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。     

冰源热泵与地埋管地源热泵联合供暖系统仿真

低温水相变制热系统与水源热泵机组相结合构成冰源热泵机组,采用TRNSYS软件对冰源热泵机组与地埋管地源热泵机组联合供暖系统的运行特性及能效进行仿真。水泵耗电量:低温水相变制热系统在供暖期并非始终保持满负荷的制冰状态,不同条件下平均含冰率均小于设定的峰值含冰率。在乙二醇溶液循环温差一定的条件下,冰浆循环泵耗电量随峰值含冰率增大呈下降趋势。乙二醇溶液泵耗电量随峰值含冰率的增大而增加。随着峰值含冰率的增大,乙二醇溶液泵耗电量在低乙二醇溶液循环温差下的上升趋势明显,在高乙二醇溶液循环温差下的上升趋势变缓。热泵机组耗电量:随着峰值含冰率增大,低温水相变制热系统承担了更多热负荷,冰源热泵机组耗电量呈上升趋势。峰值含冰率一定时,随着乙二醇溶液循环温差增大,冰源热泵机组耗电量呈下降趋势。地埋管地源热泵机组耗电量对峰值含冰率、乙二醇溶液循环温差的变化不敏感。机组能效比:与地埋管地源热泵机组相比,冰源热泵机组能效比受峰值含冰率、乙二醇溶液循环温差的影响更加明显。在低峰值含冰率下,比较高的乙二醇溶液循环温差对应较高的冰源热泵机组能效。在高峰值含冰率条件下,过低的乙二醇溶液循环温差不利于冰源热泵机组能效的提高...     

地埋管地源热泵制热性能测试与分析

理论分析地埋管地源热泵相比空气源热泵的节能率。结合工程实例,对地埋管地源热泵地埋管换热器进出水温度、冷凝器进出水温度、热泵机组日能效比、供暖期能效比进行了实测计算。在测试期,地埋管换热器进出水温度、冷凝器进出水温度均在正常范围内波动。日能效比基本不随室外温度的变化而波动,说明热泵机组的制热性能比较稳定。供暖期能效比为3.05,说明该项目地源热泵的制热性能比较理想。     

北京某农村住宅空气源热泵辅助太阳能供暖系统的运行性能

某农村住宅安装了空气源热泵辅助太阳能供暖系统。针对2014—2015年度供暖季系统的制热量、耗电量等性能参数进行了测试。结果表明,室内日平均温度为19.6℃,热泵机组日平均COP为4.29,供暖系统日均综合能效比为3.52,日均太阳能贡献率为4.87%。该供暖系统的热泵机组具有较好的运行性能,但太阳能贡献率偏低,整个供暖系统仍有进一步优化的空间。     

空气源热泵供暖期耗电量计算

以北京、石家庄、郑州、合肥作为样本城市,计算供暖面积10×10~4m~2的住宅小区(设定住宅建筑围护结构、传热面积相同)不同室外温度对应的热负荷及延续时间,对空气源热泵机组进行选型。结合不同室外温度下空气源热泵机组的制热性能系数,计算空气源热泵机组供暖期耗电量,根据当地平均电价计算供暖期电费。测算空气源热泵机组工程造价(包括设备购置费、安装费用)。北京、石家庄、郑州、合肥4座城市住宅小区空气源热泵机组供暖期电费分别为299.25×10~4、181.18×10~4、153.93×10~4、118.72×10~4元,工程造价分别为3 578.91×10~4、3 260.00×10~4、2 834.78×10~4、2 409.57×10~4元。     

湖水源热泵机组性能系数简化计算模型研究

对于湖水源地源热泵,供冷期冷凝器进水温度为水源温度,蒸发器出水温度为负荷侧(用户)供水温度;供暖期蒸发器进水温度为水源温度,冷凝器出水温度为负荷侧(用户)供水温度。基于将冷凝器、蒸发器进出水温度作为变量的热泵机组性能系数的计算模型(在计算制冷性能系数时,将冷凝器进水温度、蒸发器出水温度作为变量;在计算制热性能系数时,将蒸发器进水温度、冷凝器出水温度作为变量),结合某湖水源热泵系统的实测结果,建立水源温度与空气干球温度的函数关系,将负荷侧供水温度简化为历年负荷侧供水温度算术平均值,对计算模型进行适当简化。对简化后的计算模型计算精度进行检验,计算精度可以接受。     

武汉地区地源热泵系统能效及效益分析

对武汉地区的地源热泵系统进行了测试,讨论了不同类型热泵机组的性能系数、系统能效比及节能效益、环境效益和经济效益。研究得出:武汉地区热泵系统制冷工况下的实际平均能效比为3.39,比能效限值高13.0%;制热工况下的实际平均能效比为3.29,比能效限值高26.5%;地下水地源热泵系统的机组实际平均性能系数与系统实际平均能效比均高于地埋管地源热泵系统;与地埋管地源热泵系统相比,地下水地源热泵系统有更好的节能效益、环境效益和经济效益。     

地源热泵与水蓄能联合系统运行策略重新制定

以天津市某能源站内地埋管地源热泵与水蓄能联合运行系统(联合运行系统还配置了市政热源接口、电制冷机组作为补充)为研究对象,根据调研结果,重新制定运行策略。利用TRNSYS软件建立联合运行系统仿真模型,对地埋管地源热泵机组优先单机运行、双机运行方式下的季节能效比进行模拟。模拟时间(选取负荷率较高的时间):供暖期,典型年的12月15至19日,供冷期,典型年的7月15至19日。优先单机运行方式的制热、制冷季节能效比分别为4. 37、2. 62,双机运行方式的制热、制冷季节能效比分别为3. 99、2. 31。与双机运行方式相比,优先单机运行方式的制热季节能效比、制冷季节能效比均比较高,说明优先单机运行方式的性能更优。     

岩石热源热泵系统的设计及实验分析

目前中深层地热资源利用方式以直接抽取地热水为主,很难做到100%同层回灌,将带来生态环境问题,因此,中深层地热利用受到限制。为了更好地利用中深层地热资源,提出一种中深层地热利用方案——岩石热源热泵技术,即建立密闭的地下换热器,利用循环水进入地下换热器吸热,吸热后的循环水用作供暖热源。介绍岩石热源热泵的原理,其由地下换热器、热泵机组、水泵等设备及控制系统构成。岩石热源热泵的运行模式根据热泵机组是否开启分为直供模式和热泵模式。介绍直供模式及热泵模式的工艺流程、地下换热器的类型,分析U形、L形及同轴套管式3种地下换热器的优缺点,指出在1 500～2 500 m深度范围内,同轴套管式地下换热器技术更成熟且经济性更好,更适合岩石热源热泵。结合新乡示范项目,进行技术验证,介绍示范项目的岩石热源热泵的工艺流程设计、设备选型,制定实验方案、数据采集及处理方案并进行实验,分析直供模式及热泵模式热源侧平均制热性能系数。示范项目实验结果显示,任何时段直供模式热源侧平均制热性能系数均大于9,热泵模式热源侧平均制热性能系数为3. 1～3. 8,热源侧供暖期制热性能系数(简称HSPF)为4. 07,比土壤源热泵HSPF高35. 6%,节能效果十分显著,该技术适合北方地区清洁供暖。增加直供模式运行时间可以提升岩石热源热泵HSPF,因此,运行时在满足用户供暖需求的情况下应尽可能多地使用直供模式。示范项目也暴露出热泵机组本身制热性能系数不高、智能化运行水平低等问题,有待进一步改进。文末附有岩石热源热泵的视频,可扫二维码观看。     

中深层地下水源热泵机组群实际运行特性分析

以陕西某中深层地下水源热泵系统为例,分析新热源旧管网地热能供热系统的现有运行策略;采集供热站在供暖季各设备实际运行数据,分析室外温度、不同启停组合对供热站热泵机组群性能的影响;通过新旧运行方案的对比分析,预测优化后的运行方案可以为供热站每个供暖季提升的经济效益。研究结果表明,现有运行方案热泵机组群运行耗电量和制热量均呈现阶跃式分布,相同热泵机组运行台数下,不同机组出力存在差异;不同启停组合下,制热量存在较大差别,但制热性能系数基本相同;优化后的运行方案,可以为供热站每个供暖季节约电费约39.2万元。     

污水源热泵机组冬季运行工况实测与分析

以采用城市原生污水为热泵冷热源的北京悦都大酒店的热泵机组为研究对象,测试了机组的污水进出口温度,蒸发器侧、冷凝器侧的进出口温度争压缩机的耗电量,根据测试数据考察了热泵机组在以城市污水为热源时的工作性能.测试期间机组运行稳定,冬季的平均制热性能系数COP为3.71,测试分析结果可供污水源热泵系统的设计和工程应用参考和借鉴.     

地板供暖用空气源热泵产品标准关键问题研究

以空气源热泵为热源设备、辐射地板为末端的供暖系统广泛应用于我国大部分气候区的农村与城镇住宅、办公等建筑中,而用于该类供暖系统的空气源热泵机组尚无统一的产品标准。针对不同气候区的供暖需求,通过分析,给出了典型地区典型建筑的负荷模型、不同负荷率下空气源热泵使用侧的供水温度和制热运行时的室外工况条件;根据空气源热泵实测数据,建立了性能模型,分析所提出的该类空气源热泵机组的名义工况、季节性能评价工况,以及名义工况性能系数COPh与综合部分负荷性能系数IPLV(H)限定值,可为产品标准制定提供参考。     

地源热泵系统检测及能效评估——以汇丰凯苑公寓式酒店为例

以汇丰凯苑公寓式酒店地源热泵系统为对象,按照相关标准的规定,对该系统冬、夏两季工况的运行参数进行检测,计算热泵机组的制冷能效比EER、制热性能系数COP和热泵系统的制冷能效比EER_(sys)、制热性能系数COP_(sys),并对系统进行综合能效评估。结果表明:汇丰凯苑公寓式酒店地源热泵系统运行可靠,总体节能性和环保效果较好。     

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.     

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。     

地热水耦合热泵供热系统设计方案差异性分析

介绍地热耦合热泵供热系统(以梯级利用地热水热量为原则,采取地热水直接供热与热泵机组利用地热尾水余热的供热系统)设计方案的工艺流程、运行策略,建立供暖期系统能效比的计算模型。结合算例,在分阶段改变流量的质调节运行方式下,对两种地热耦合热泵供热系统的供暖期系统能效比进行计算。方案1:制热设备(地热水换热器、热泵机组)与供热循环泵采取一机一泵的固定设置。方案2:供热循环泵集中并联设置。对于方案1,供热循环泵与制热设备对应关系固定,启用某台制热设备时必须启用相应的供热循环泵。与方案1相比,由于方案2的供热循环泵集中并联设置,供热循环泵与制热设备的对应关系相对松散,匹配更加灵活。方案1、2的供暖期系统能效比分别为9.20、10.03。与方案1相比,方案2的供暖期系统能效比提高9%。     

集中式电驱动水-水热泵机组制热工况运行能效实测分析

介绍了我国寒冷地区某城市地源、污水源以及海水源热泵等15个集中式水-水热泵供热系统中22台热泵机组制热工况的现场实测情况。结果表明,大部分热泵机组实际运行制热性能系数低于额定值。总结了热泵机组实际运行过程中的典型问题:换热器结垢降低换热性能;热泵机组负荷率过低;用户侧供水温度过高。     

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。     

空气源热泵-散热器供暖系统变水温控制方法实测与评价研究

空气源热泵作为可再生能源技术之一,广泛应用于我国中小型建筑供暖系统,特别是北方地区农村“煤改电”项目中,其供暖运行通常采用定水温控制策略,导致室内出现过热现象,同时也严重影响了热泵机组运行能效。以空气源热泵-散热器供暖系统为例,基于供需匹配的思想,探寻了热泵机组最优供水温度预测模型,开发了相应的变水温控制策略。该控制策略能够根据用户室内需求和室外温度变化,实时调整机组供水温度设定点。同时,通过实际测试验证了变水温控制策略的应用效果。实测表明,相比于定水温控制策略,在满足室内温度要求的条件下,变水温控制策略使得供暖系统测试日节能22.9%,整个供暖季节能14.2%。研究表明了空气源热泵-散热器供暖系统采用变水温控制策略可以很大程度上节省系统能耗,具有良好的实际工程应用价值。