基于相变储能的太阳能空气源热泵系统的研究

针对由天气变化导致太阳能利用不稳定和寒冷地区热泵性能低的问题,文章介绍了一种基于相变储能的太阳能空气源热泵系统,该系统能够根据气象情况灵活切换4种供暖模式,大大减少了系统耗电量。文章通过独特设计的储能冷凝器,不仅可以调节太阳能空气源热泵系统能量分配,改善太阳能空气源热泵系统制热量和建筑热负荷之间不平衡的供需关系、提高太阳能利用率,还可以提高空气源热泵低温性能,快速恢复供暖,从而实现提高太阳能空气源热泵系统整体性能的目的。文章以石家庄农村某户为研究对象进行研究,研究结果表明,太阳能空气源热泵系统供暖效果较好,太阳能空气源热泵系统COP最大值为5.19,节能环保效益十分明显。     

相变储能太阳能热泵系统的试验研究

文章建立了相变储能太阳能热泵系统试验平台,介绍了系统的运行方式以及各个部分的运行原理,选取典型日进行试验,并对试验数据进行分析。分析结果表明:相变储能太阳能热泵系统能够满足北方农村的供暖需求,可以保证白天室内的温度达到22℃,COP的最大值为6.3;太阳能热泵系统停止工作后,相变储能箱可以保证室内温度达到供暖的需求温度7 h,起到了"削峰填谷"的作用,运行费用显著降低;相变储能太阳能热泵系统解决了单纯电加热供暖方式费用高、能耗高的问题,具有显著的节能性。     

相变蓄热蒸发型空气源热泵性能实验研究

针对北方低温环境下空气源热泵性能低劣的状况,开发设计一种相变蓄热蒸发型空气源热泵系统,相变蓄热器由蓄热材料、双盘管和保温层组成,该热泵系统可在供热-蓄热、供热-放热和除霜-放热模式下运行。通过人工模拟各种不同环境温度对该热泵系统的不同运行模式进行性能测试。测试结果显示:相变蓄热蒸发型空气源热泵系统在3种模式下都具有优良的性能,在超低环境温度-25℃和-30℃下运行时,制热性能系数COP分别为2.00和1.94,制热量仍能满足供热需求,同时压缩机排汽温度显著降低。实验研究结果表明,该相变蓄热蒸发型空气源热泵系统能够解决空气源热泵在供热过程中存在的能量供需矛盾,同时可提高空气源热泵在低温运行下的各种性能。     

广东地区太阳能-空气源热泵复合系统供暖供生活热水实验研究

构建了一种太阳能-空气源热泵复合供热系统,在广东地区冬季的晴天和全阴天进行供暖供生活热水实验测试。针对办公建筑供暖供生活热水需求,定时间段供生活热水同时进行供暖实验。实验结果表明:晴天热泵相较于全阴天工况节电1.16 kW·h,供热效果优于全阴天工况,太阳能-空气源热泵复合供热性能相较于单独的空气源热泵更有显著优势;太阳能-空气源热泵复合系统供暖供生活热水期间,复合系统COP_(sys)平均值为4.71、波动范围在4.20～5.38,空气源热泵系统COP_(hp)平均值为4.60、波动范围在4.08～5.10。     

空气源热泵相变蓄能除霜系统实验研究

以带有自主设计的相变蓄热器的空气源热泵系统作为研究对象,通过实验研究的方法,对该系统运行模式、控制策略以及与常规逆循环除霜性能的差异进行了验证。研究结果表明:空气源热泵相变蓄能除霜系统具有良好的运行模式和控制策略,能够很好的解决逆循环除霜时无低位热源和系统可靠性差的问题,缩短除霜时间约1/3,提高了室内送风温度,改善了室内舒适度。     

蓄热蒸发型空气源热泵蓄热器特性实验研究

以所研制的相变温度为30℃的圆柱形螺旋盘管相变蓄热装置为研究对象,实验分析其在不同室外温度下的蓄、放热特性和除霜特性。研究结果表明:该相变蓄热装置具有良好的蓄放热能力,可满足蓄热蒸发型空气源热泵在低温工况下的供热需求,可有效解决空气源热泵系统的热量供需矛盾,同时缩短除霜时间达50%,提高热泵系统的供热效果。但蓄热器的蓄热速度慢,在有限时间内的蓄热量少,为实现热泵系统在极低温环境下的高效工作,须采取措施强化该蓄热器的换热。     

相变蓄热型空气源热泵系统蓄、释热特性与供暖节能运行温度条件的研究

文章通过对典型城市最冷月的日逐时室外空气的平均温度进行分析,并结合空气源热泵的运行特性、建筑供暖负荷规律和人们的用能规律,提出了一种相变蓄热型空气源热泵系统,实现了通过日蓄、夜释的方式弥补低温时段空气源热泵供热能力不足的目的。文章设计了新型翅片管式相变蓄热器,开展了相变蓄热型空气源热泵系统蓄、释热特性实验。实验结果表明:翅片管式相变蓄热器蓄热时,相变蓄热材料温度分布均匀,空气源热泵的冷凝温度与相变蓄热材料之间的温度差为1.1℃,这有利于降低空气源热泵冷凝温度、提高空气源热泵性能系数;翅片管式相变蓄热器释热时,相变蓄热器入口水温对释热速度具有重要影响。同时,对相变蓄热型空气源热泵系统的蓄热能效进行分析,得到了相变蓄热型空气源热泵系统供暖节能运行温度条件。     

空气式PCM太阳能热泵供暖系统实验研究与分析

为实现太阳能高效利用,将相变储能材料(PCM)、空气式太阳能集热器和热泵系统结合,设计了空气式PCM太阳能热泵供暖系统,并对该系统的运行模式进行研究和理论分析。结果表明,在四种不同运行工况下,室内平均温度均可维持在298 K,可满足采暖需求;平均太阳能辐射强度为556.7 W/m~2时,集热器可为室内持续供暖10 h,日平均集热效率可达36.4%;相变储能芯储存的热量可维持热泵高效运行4 h,热泵的平均能效比(COP)可达3.1;阴雨天热泵可提供室内总供热量的92.6%,平均COP为2.6。系统整体运行稳定,节能效果显著。     

太阳能与土壤源耦合供暖系统的实验研究

在分析太阳能、土壤源热泵及联合供热特点的基础上,研究了太阳能热泵独立系统、土壤源耦合热泵系统运行模式的制热性能和节能效果,建立了太阳能蓄能-热泵耦合热泵系统的供暖模式及优化模型.通过采暖季初期的太阳能蓄能、供暖,土壤源热泵独立供暖及太阳能-土壤源耦合热泵供热的实验研究,验证了太阳能-土壤源耦合热泵供暖模式的可行性和经济...     

相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统参数优化

为解决相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统关键参数的设计问题,设计了基于TRNSYS软件的相变储能箱耦合太阳能空气源热泵供热系统模型。利用GENOPT软件调用Hooke Jeeves算法,以费用年值为优化函数,针对集热器面积、空气源热泵制热量、集热器倾角、集热器方位角、相变储能箱体积以及体积因子等关键参数进行优化分析,并以单位体积下相变储能箱蓄/放热量、集热器逐月平均效率及系统性能系数COPS为优化前后评价指标。结果表明：集热器面积取187 m2、空气源热泵制热量取40.5 kW、集热器倾角取44.1°、集热器方位角取-1°、相变储能箱体积取4 m3、体积因子取0.1时得最小费用年值,费用年值同比降低21%;优化后单位体积下,相变储能箱年放热量提升了15.1%,年蓄热量提升了16.5%;以系统性能系数COPS为评价指标,优化后系统整体性能受环境因素影响下降,系统更趋于稳定运行。     

双级热泵耦合相变蓄能器供暖技术应用分析

为提升张家川某中学冬季供暖的热舒适性,采用空气-水源双级热泵耦合相变蓄能器系统,对学校原锅炉房进行热源系统改造。利用Open Studio模拟分析采暖季热负荷,对比不同热泵系统供暖方案模拟结果,并与测试结果进行对比分析。结果表明,利用空气-水源双级热泵耦合相变蓄能器系统不仅满足当地的供暖需求,且相比原系统,改造后的系统运行效果明显提升。系统运行期间校宿舍室内温度达标,系统日耗电量2 614.32 k Wh,空气源热泵机组平均COP为2.56,水源热泵机组平均COP为3.92。空气-水源双级热泵耦合相变蓄能器系统是一种清洁、环保、高效的供暖热源方案。     

地源热泵供暖空调的经济性

地源热泵是利用地表浅层土壤能量（地下水、土壤或地表水）作为冬季热泵热源供暖和夏季冷源进行空调的系统,地源温度全年相对稳定的特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高,地源热泵是否具有经济竞争性仍是一个非常关键的问题,该文对地源热泵与传统的供暖空调系统进行经济性比较。首先将地源热泵与传统供暖方式,如燃煤、燃油和天然气锅炉进行供暖经济性的比较,再将地源热泵与常规电制冷空调方式进行空调经济性的比较,然后将地源热泵与锅炉加空调两种方式共四种方式共四种方案进行综合经济性的比较分析。     

地铁废热-土壤源热泵联合供暖系统研究

对地铁热负荷产生的原因和规律进行分析并计算出其冬季可回收的废热量。根据地铁废热的生成特点,利用试验台进行模拟试验,确定出系统的最佳结合方式和运行控制模式。模拟试验结果表明:当地铁排热量能够满足建筑的供暖需求时,单独运行空气源热泵进行供暖,热泵的平均COP为4.91;当地铁没有废热可供利用时,单独运行土壤源热泵对建筑进行供暖,此时热泵的平均COP为3.82;在整个供暖期间,地铁废热-土壤源混合式热泵系统的平均COP为3.31。     

严寒地区太阳能-空气源热泵系统供暖实验研究

针对严寒地区所构建的太阳能-空气源热泵系统供暖实验装置,进行热泵独立运行及蓄热水箱-热泵双热源联合运行的供暖特性研究。结果表明:使用空气源热泵单独供暖时,当室外温度低于-12℃时系统COPs达到最低,无法满足室内采暖需求;当室外温度在-12～-7℃之间时,室内采暖需求虽可得到满足,但系统COPs仅为1.10～1.44,节能效果不明显;当室外温度大于-7℃时,室内平均温度可达到20℃以上,系统节能性较好;蓄热水箱的加入会影响运行初期机组的稳定性,但可使室温得到快速提升并提高系统的制热性能,在相同运行条件下,蓄热水箱-热泵混合供暖期间室内平均温度为24.61℃,系统COPs为2.01,较蓄热水箱与空气源热泵交替供暖及单一空气源热泵供暖模式分别提高6.90%、21.08%,供暖效果最佳。     

基于流态冰的冰源热泵能效及经济性研究

基于流态冰的冰源热泵可以利用近冰点淡水或海水相变潜热作为热源,具有采暖能效高、适用性广的特点。为研究新型冰源热泵在采暖期的能效及经济性,选取我国典型供暖区域的5个城市作为研究对象,结合近5年采暖期各城市的气象参数,分别模拟计算空气源热泵、冰源热泵、地源热泵的系统能效。通过计算各热泵机组的初投资及采暖期运行费用,确定了不同类型热泵系统的静态投资回收期。结果表明,本文提出的新型冰源热泵在采暖期的系统能效较高,为2.8 ~ 3.2。相较于空气源热泵和地源热泵,哈尔滨地区冰源热泵系统的初投资及运行费用最低,不存在静态投资回收期。在北京、郑州、武汉、南京地区的静态投资回收期分别为3.0年、5.1年、2.3年、2.6年。基于流态冰的冰源热泵在冬季供暖方面有很好的应用前景。     

不同相变蓄能器对多联机空气源热泵蓄热特性影响

以多联机空气源热泵相变蓄能除霜系统为研究对象,采用实验研究的方法对采用翅片管型和螺旋盘管型相变蓄能器的多联机空气源热泵除霜系统的蓄能过程进行实验分析。研究结果显示:室内机全负荷状态下,相变蓄能器在供热过程中蓄热,螺旋盘管型蓄能器与翅片型蓄能器完成蓄热分别需要6.00和33.00 min。从整个供热周期来看,翅片型蓄能器对供热过程的影响更小,蓄热过程会引起室内平均进出风温差降低4℃、平均供热量降低6 kW,系统结霜时间缩短8 min。     

太阳能辅助空气源复合热泵冬季供热特性实验研究

设计了以非同态双热源复合换热器为核心技术部件的太阳能辅助空气源复合热泵,搭建试验台,按照国家标准规定的单一空气源热泵的3种冬季供热工况(7、2、-7℃)进行实验研究.研究结果表明,该复合热泵冬季低温供热性能明显优于单一空气源热泵,在标准规定的环境温度为-7℃的超低温工况下,复合热泵较单一空气源热泵,制热量提高24％,能效比提高25％以上.     

太阳能-空气源双能源复合供暖在严寒地区农村住宅中的应用研究

针对空气源热泵热风机在室外低温环境下供暖性能衰减，导致室内冬季供暖效果变差等问题，为充分发挥资源优势，提出了一种太阳能-空气源双能源复合高效集成装置，实现了太阳能集热器与低温空气源热泵热风机联合供暖。介绍了该集成装置的技术原理和控制策略，通过TRNSYS软件对该集成装置在哈尔滨地区农村住宅的供暖效果进行了研究，并对该集成装置供暖和低温空气源热泵热风机单独供暖的效果进行了对比分析。研究结果表明：太阳能-空气源双能源复合高效集成装置实现了太阳能与空气源两种能源更为合理的供暖时段匹配。在整个供暖季，与低温空气源热泵热风机单独供暖相比，该集成装置的供暖效果更好且能耗更低，其系统总能耗降低了2034.8 kWh，制热能效比提升了35.06%。     

不同相变蓄能器对多联机空气源热泵蓄能除霜性能影响

以多联机空气源热泵相变蓄能除霜系统为研究对象,采用实验研究的方法分别对采用翅片管型和螺旋盘管型相变蓄能器的多联机空气源热泵系统的除霜性能进行实验研究。研究结果表明,室内机全负荷状态下,相变蓄能器在供热过程中蓄热,螺旋盘管型蓄能器与翅片型蓄能器完成蓄热分别需要6.00和33.00 min。从整个供热周期来看,翅片型蓄能器对供热过程的影响更小,蓄热过程会引起室内平均进出风温差降低4℃、平均供热量降低6 k W,系统结霜时间缩短8 min。     

新型热泵储电系统的设计方案及其性能分析

文章针对传统热泵储电系统储能密度低、工作温度高等问题,基于新型相变胶囊的换热特性,提出了一种新型热泵储电系统,并对该系统的热力学性能与做功过程进行分析。分析结果表明:新型热泵储电系统的储能密度为271.8 kW·h/m3,比传统热泵储电系统的储能密度增加了221.8 kW·h/m3;新型热泵储电系统在单次、循环充放电过程中的储热效率分别为55.1%,26.9%、在循环充放电过程中的往返效率为69.1%;与以非相变材料作为储能介质的热泵储电系统相比,新型热泵储电系统的充电时间延长了55%。文章所提出的新型热泵储电系统在储能领域具有一定的实用性。