严寒地区空气-地源热泵耦合系统性能研究

提出一种结合相变蓄热地板的空气-地源热泵系统,为严寒地区机场辅助用房提供室内环境保障,满足供热、供冷和供生活热水的需求,采用数值模拟的方法研究其供暖期性能。相变蓄热地板能够对室内温度起到较好的调节作用,当室外温度为-25~-5℃时,有相变蓄热地板的室内温度在16.9~19.3℃范围内波动,满足人体舒适度的要求,对比无相变蓄热地板的室内温度,有相变蓄热地板的室内温差减小44%左右。室外温度对空气源热泵制热性能系数影响较大,制热性能系数随着室外温度降低而降低。在室外温度为-15℃时,空气源热泵的制热性能系数在2.3以上。随着室外温度降低,地源热泵的制热性能系数增加,室外温度低于-25℃时,地源热泵制热性能系数能够保持在4.4以上。供回水温差对地源热泵的制热性能系数影响较大,对空气源热泵的制热性能系数影响较小。当空气源热泵和地源热泵的启停切换温度为室外日平均温度-15℃时,整个供暖期热泵系统的平均制热性能系数最高达到4.2,最低为2.4,平均值为3.28。在保证土壤热平衡的前提下,通过调整空气源热泵和地源热泵的运行时间,优化了系统经济性和节能性。     

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。     

供暖室外计算温度下空气源热泵容量选型研究

给出了制热量衰减系数和结霜损失系数计算式，对制热工况下的空气源热泵模型进行了修正。以严寒和寒冷地区11个典型城市为例，探讨了基于供暖室外计算温度选型的空气源热泵供暖时，室外环境温度和结霜对热量供需平衡关系、供暖室内最低温度及不保证天数的影响。结果表明，室外环境温度过低和结霜会导致空气源热泵制热量低于建筑热负荷，从而导致建筑室内温度偏低，不保证天数延长，而且结霜对基于供暖室外计算温度选型的空气源热泵供暖效果的影响更显著。建议在基于供暖室外计算温度选型容量的基础上乘以一个修正系数，严寒B区和C区修正系数分别取1.00和1.05,寒冷地区取1.15～1.30。     

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.     

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。     

低环境温度空气源热泵机组在北京冬季运行的性能

2013年供暖季,对安装在北京某办公建筑中的一台采用中间补气的涡旋压缩机准双级压缩空气源热泵热水机组进行了实际性能测试。对制热量、耗电量等性能参数进行了统计分析,结果表明:该空气源热泵机组在测试期间运行稳定,平均出水温度为42.0℃,供热季节能效比HSPF约为3.20kW·h/(kW·h);在室外温度为-8℃时的能效比仍能保持在2.8kW·h/(kW·h)以上,说明采用中间补气的低环境温度空气源热泵机组在北京作为冬季供暖热源具有较好的运行性能。     

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。     

基于补气增焓技术的复合空气源热泵系统实验性能研究

针对空气源热泵在寒冷地区制热效果不佳的现象,搭建了“太阳能-空气集热器+补气增焓空气源热泵”复合热泵系统,选取哈尔滨某地区冬季典型气象日进行实验,测试复合热泵系统的制热性能,并通过实验进一步探究复合热泵系统的运行特性。实验结果表明：复合热泵系统受太阳辐射强度影响较大,在冬季典型气象日的实验中,系统制热量与COP最大值均出现在辐射强度最大的时刻,与常规补气增焓系统相比,制热量与COP最多增加24.9%和12.53%。当室外温度为-12℃、太阳能-空气集热器出口热风温度为40℃时,复合热泵系统COP最多提升11.1%,复合热泵系统制热性能最好。该复合热泵系统在低温环境下运行效果好,在寒冷地区具有广泛的应用市场。     

空气源热泵-太阳能组合系统在寒冷地区运行特性的模拟研究

对郑州某办公楼的空气源热泵供暖系统进行了供暖性能实验,分析了室外气温和供暖负荷率对机组运行效果的影响,结果表明,寒冷地区冬季采用空气源热泵进行供暖具有技术可行性但并不经济.基于实验数据,对空气源热泵-太阳能组合系统进行了模拟研究,分析了不同供暖面积下,冷凝温度、蒸发温度、集热器面积及供水温度等对热泵供暖运行性能的影响,...     

太阳能-土壤复合式地源热泵供暖的实验研究

在所建立的太阳能土壤复合式地源热泵实验台上,进行了单眼埋管井取热土壤源热泵供暖(模拟埋管面积不够的情形)和复合式地源热泵供暖的实验研究.结果表明,热泵机组从单眼埋管井取热时,冷凝器出水温度只有35 ℃左右,并且机组运行一段时间后,蒸发器出现结冰现象,造成了压缩机连续启停的不稳定工况;复合式系统运行时,蒸发压力始终保持在较高的水平,冷凝器出水温度达到43 ℃左右,可以满足风机盘管冬季工况的要求,复合式系统的机组平均制热性能系数为3.7.     

一种太阳能辅助空气源热泵设备研究

介绍了一种太阳能辅助空气源热泵设备。该设备通过渗透型空气集热器预热蒸发器侧空气,不仅可以提高热泵的能效,也可以扩大热泵的适应地域的范围。本研究采用计算机软件模拟方法研究了典型气候区室外温度对空气源热泵制热性能的影响,并现场实际测试了太阳能集热系统对室外温度的提升能力和室外温度提升前后热泵的能效系数增量,模拟计算和实际测试结果互相印证。设备对进入蒸发器的空气进行预热,经计算和实际测试证实,设备能够有效提升空气源热泵的能效达23.4%以上。设备可在成熟的空气源热泵基础上直接进行简单改装,初投资低,操作简单;设备蒸发器侧空气温度每提高1℃,机组COP增量约为0.068,效益显著。设备在当前北方地区大力推行空气源热泵供热的背景下,具有显著的应用推广价值。     

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!     

复叠式空气源热泵低温适应性研究

为改善空气源热泵机组的低温适应性,设计和研制了单双级复叠式空气源热泵机组试验样机,在不同室外低温环境工况下,对样机的性能参数进行了实验测试,分析了机组在单、双级制热模式下,系统制热性能的变化规律及影响因素。研究结果表明:在室外环境温度低于0℃时,采用双级复叠式热泵制热模式,机组将得到更经济、更可靠的运行状态。与此同时,确定室外温度为0℃,作为该系统单、双级切换运行的控制条件。     

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。     

单、双级变频压缩低温空气源热泵制热性能及供暖效果对比分析

分别针对单级压缩、双级增焓压缩转子式低温空气源热泵机组,进行了制热工况性能对比测试。测试结果表明,电辅热关闭时,双级压缩低温空气源热泵机组的COP比单级压缩机组提高22%~40%左右。可见,双级压缩低温空气源热泵制热性能比单级压缩热泵机组有较大提高,是一种经济性较好的辅助热源,可作为我国北方寒冷地区村镇住宅供暖采用清洁能源加低温空气源热泵补热系统的较优组合方案。     

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。     

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PV/T-空气源热泵集成供热系统研究

严寒地区太阳能光伏光热(PV/T)技术应用于空气源热泵供暖系统,能实现低温环境下空气源热泵高效制热,最大限度提高可再生能源利用率。研究分析了空气源热泵供暖系统在严寒地区使用的局限性和普遍存在的问题;根据太阳辐射传热机理和空气传热介质的特点,研制出PV/T-空气源热泵集成供热系统,空气源热泵机组即使在室外空气温度-20℃时,其理论COP值也能达到5.37,提高了严寒地区空气源热泵的制热效率,为今后严寒地区供暖模式提供了一种新的思路。     

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。