两种低环境温度空气源热泵机组的对比试验研究

补气增焓与喷液冷却是低环境温度空气源热泵机组采用的2种主要的技术方案。本文分别采用这2种方案设计R410A低环境温度空气源热泵机组,并对二者的性能进行对比试验研究。结果表明:在制热名义工况下,2种机型的COP均在2.3以上,补气增焓型机组COP高于喷液冷却型机组约6%。变工况制热条件下,当环境温度高于7℃时,喷液冷却型机组制热量高于补气增焓型机组,在环境温度为21℃时,前者高出后者约8%;当环境温度在-10～7℃范围内时,二者制热量差异不明显;当环境温度低于-10℃时,补气增焓型机组制热量高于喷液冷却型机组。环境温度在-25～21℃范围内时,补气增焓型机组制热COP均高于喷液冷却型机组。     

基于喷气增焓技术的轻型商用变频空气源热泵的研究

针对寒冷区域的供热需求,结合喷气增焓技术,研发一款在低环境温度下高制热能力输出的轻型商用变频空气源热泵。测试该系统在低环境温度工况下的性能,并与传统制热循环进行比较。测试结果表明,制热时喷气增焓系统存在最佳中间压力并实现制热时最大能力输出;在室外环境温度为-25~7℃时,喷气增焓系统比原系统在制热能力上均有较大的提高,有效拓展了系统的低温运行范围;在室外干/湿球温度-15℃/-16℃条件下,喷气增焓系统制热能力可达到系统额定制热能力的100%,在压缩机运行频率为100 Hz时,喷气增焓系统的COP可达到2.07,较对应工况下无补气系统COP提升10.5%;在室外环境温度为-20℃且压缩机运行频率为100 Hz时,喷气增焓系统COP较原系统提升6.2%;喷气增焓系统排气温度比原系统低,系统低频运行时排气温度差值较大。     

基于变容积比三缸双级压缩补气增焓技术的家用空气源热泵制热性能分析

在低环境温度工况下，传统空气源热泵存在制热量不足、制热性能系数(COP)低等问题，这导致其热舒适性差和运行经济性差，阻碍了空气源热泵技术在北方寒冷地区的应用。本文将变容积比三缸双级压缩补气增焓技术应用于家用空气源热泵，研究结果表明：该热泵的低温运行工况可低至-35℃;-15℃制热工况的COP可达到1.92;-30℃制热工况下，热泵出风口温度可达47℃。     

低环境温度空气源热泵机组性能试验分析

在低环境温度工况下,分别对定频、普通变频空气源垫泵机组以及带有补气增焓功能的变频空气源热泵机组的性能进行试验。结果表明:变频空气源热泵机组的IPLV明显优于定频空气源热泵机组,且带有补气增焓功能的变频空气源热泵机组在环境温度低于-20℃时比定频、普通变频空气源热泵机组的制热量衰减小,制热效果较优。     

空气源热泵自然冷源过冷制热性能实验研究

冬季我国北方室外环境蕴含大量天然冷源,热力学分析表明热泵工质过冷释放的热量可以在蒸发器的等温吸热过程中获得补偿。为了研究大气自然冷源对热泵制热性能的影响,增设室外过冷器,搭建利用自然冷源过冷的空气源热泵实验装置。实验结果表明：当室外环境温度大于0 ℃,冷凝温度小于45 ℃的条件下,自然冷源过冷对热泵制热量与制热COP影响均较小,系统制热量维持在6.22 ~ 6.70 kW,制热COP维持在3.03,压缩机排气温度维持在103 ℃以下;当室外环境温度小于 -10 ℃,冷凝温度大于50 ℃时,随过冷度的增加,压缩机功率增加、排气温度显著增高,系统制热量呈先缓慢增加后减小趋势,制热COP降至2.3。基于上述研究提出一种空气源热泵过冷融霜新型除霜方式,融霜同时不停止制热。     

R32喷气增焓空气源热泵的试验研究

本文从标准、理论分析、性能测试、运行费用及节能等方面对R32喷气增焓空气源热泵系统进行分析,结果表明:增加闪蒸器可以使R32低温制热工况排气温度降低35.6℃;在GB/T18430.1—2007名义工况及低温、超低温工况下,系统制冷制热能力都有提高,且制热能力比制冷能力提高更多;R32喷气增焓系统低温制热能力和COP的衰减小于R410A喷气增焓和R410A普通系统,在-5℃、-12℃和-20℃环境温度工况下,R32喷气增焓机组制热能力与名义工况能力的比值(下简称为衰减率)要比R410A喷气增焓系统分别高4%,7%和9%;在-5℃和-12℃环境温度工况下,R32喷气增焓系统的制热能力衰减率要比R410A普通系统分别高14%和20%;R32喷气增焓系统替代常规供暖方式,全年运行费用可节省28.9%;在GB/T25127.1—2010名义制热工况(-12℃环境温度、41℃出水温度)下,R32喷气增焓系统比集中供暖方式节省标准煤30.4%。     

喷液冷却和喷气增焓低温热泵涡旋压缩机的对比分析

本文分析了目前低环境温度热泵用涡旋压缩机运行特性及技术要求,并对制冷剂喷液冷却和喷气增焓两种涡旋压缩机技术的特点进行了对比介绍。针对低环境温度热泵开发了两款R410A涡旋压缩机:PSH系列压缩机采用制冷剂喷液冷却技术控制压缩机排气温度,可以扩大低环境温度下的运行范围;PCH065压缩机采用制冷剂喷气增焓技术提高低环境温度工况制热量及制热性能,并通过中间排气技术提高部分负荷系统的制冷性能,内置温度保护器的应用提高了压缩机在高排气温度运行的可靠性。这些优点使得热泵系统可以在我国低环境温度区域推广使用。     

变频双级增焓热泵技术在空气源热泵热水器上的应用

空气源热泵热水器具有节能环保的优点,是一种非常好的热水技术。但是由于压缩机可靠性和制热量衰减的原因,空气源热泵热水器在低温区域的应用受到限制。本文主要阐述了变频双级增焓热泵技术及其关键技术的应用效果。通过将双级压缩增焓和变频技术有机结合,提出一种适用于寒冷地区的变频双级增焓空气源热泵热水器系统。采用该系统的空气源热泵热水器,制热效率和制热量得到了提高,可靠性得到增强;在国标名义工况下性能系数(COP)达到5.0以上,并获得了-25℃环境温度下制取55℃热水的良好运行效果。该系统能够很好地解决空气源热泵热水器在低温地区的适用性问题。     

补气增焓热泵机组运行性能模拟研究

基于空气源热泵机组在低温工况下的运行特性,对单级空气源热泵机组及补气增焓热泵机组进行仿真模拟计算,提出一种带补气的热泵机组运行性能的计算方法,得出不同蒸发温度下最佳补气压力值,对改善低温环境下空气源热泵机组的运行性能具有重要意义。     

带余热回收的CO2车用热泵系统实验研究

本文研制了一套具有串联式余热回收功能的CO₂热泵系统,并在标准焓差台中实验研究了不同工况参数对系统低温制热性能的影响。结果表明：双热源余热回收系统(空气热源和电机热源)的性能优于单空气热源系统,双热源模式可以优化系统参数,提高系统制热量与COP,扩大热泵系统低温工作范围。在环境温度为-20℃时系统切换至双热源模式后的制热量及COP分别提高18.9%和5.9%。低温环境下使用双热源模式优势显著,随着室外温度由-5℃降至-20℃,开启双热源模式后制热量的增加率由4.3%增至18.9%,COP的增加率由4.3%增至5.9%。提出低于-5℃的环境温度是使用余热模式的最佳温度范围,为CO₂车用热泵系统的实际应用提供指导。     

超低温空气源热泵在甘肃某职工宿舍楼中的应用

超低温空气源热泵是以空气作为低品位热源来进行供暖或供热水的装置,同时也可以进行夏季制冷。其特点是以准二级压缩喷气增焓热泵系统保证机组在-25℃能正常制热,实现了空气源热泵在寒冷地区供暖的可能。本文结合分公司职工宿舍楼建设工程中超低温空气源热泵机组的运行情况,介绍了采用超低温空气源热泵作为冷热源的空调系统设计,以供工程设计人员参考。     

喷气增焓空气源热泵补气量对系统性能的影响

空气源热泵在较低的环境温度下会产生压比大、排气温度高、循环性能差等现象,喷气增焓EVI(enhanced vapor injection)技术可以改善空气源热泵在低温下的运行特性。本文首先建立了EVI空气源热泵的数值仿真模型,并搭建了实验台对仿真实验数据进行验证并在此模型的基础上对带EVI的空气源热泵系统的补气运行特性进行了数值模拟。结果表明:带EVI的空气源热泵系统存在最佳相对补气量,可使系统运行最优,当环境温度低于-6℃时,最佳补气量为8%～10%;当环境温度为-6～0℃时,最佳补气量为5%～8%;当环境温度高于0℃时,最佳补气量为4%～5%。在最佳补气量下,各个工况的相对补气压力在0.7～0.9之间。在最佳补气参数条件下,系统制热量最高提升33%,能效最高提升31%。     

CO2复叠式空气源热泵供暖运行测试

CO₂空气源热泵因其优秀的环保和热工性能，具有广阔的应用前景。本文以CO₂复叠式空气源热泵分布式集中供暖系统为研究对象，依据JGJ/T 177—2009《公共建筑节能检测标准》和JGJ/T 132—2009《居住建筑节能检测标准》对秦皇岛某公共建筑和石家庄某居住建筑的CO₂复叠式空气源热泵供暖系统开展运行测试研究，探究在低温环境下系统运行过程中检测不确定度及实际运行效果。通过不确定度分析，秦皇岛项目2#机组和石家庄项目2#机组制热性能COP在不同运行环境温度下相对合成标准不确定度范围分别为4.27%～5.87%及1.90%～4.36%,测试结果可信度高。测试结果表明：秦皇岛项目在室外日均温度-10.9～2.5℃的工况下，1#和2#机组实测日均COP范围分别为2.75～3.09和2.76～3.15。在室外最低温度-18℃时，1#和2#机组热COP仍可达到2.19及2.88。石家庄项目在室外日均温度-6.6～12.5℃的工况下，1#和2#机组实测日均COP范围分别为2.32～3.38和2.21～3.06;分析两个项目的检测结...     

结霜工况下空气源热泵-冷柜双联机性能实验研究

空气源热泵-冷柜双联机将热泵系统部分制冷剂用于对冷柜制冷系统进行机械过冷,可提高系统整体性能。本文将空气源热泵室外机与冷柜冷凝器设计成一体式换热器,在冬季工况下可利用冷柜制冷系统的冷凝热延缓空气源热泵室外机结霜。实验研究了结霜工况下空气源热泵-冷柜双联机性能,将热泵-冷柜联合运行工况下的性能与热泵单独运行工况下的性能进行了对比,并分析了不同冷流比条件下热泵系统、冷柜系统性能及热泵室外换热器表面结霜性能。实验结果表明:在室外换热器严重结霜工况下,相比于空气源热泵单独运行,双联机联合运行使结霜周期延长为原来的2.17倍,热泵系统平均制热量及平均COP分别提高了约5%及4.8%。随着冷流比增大,冷柜系统平均制冷量和平均COP均增大。而空气源热泵在冷流比为0～12%范围内,结霜周期、平均制热量及平均COP均变化较小,当冷流比大于12%时,随着冷流比增大,结霜周期缩短,平均制热量及平均COP呈下降趋势。     

低环境温度工况下喷液和喷气增焓空气源热泵热水机排气温度控制分析

对应用于北方供暖的带喷液和带喷气增焓的空气源热泵热水机的排气温度控制进行简要分析。通过对比不同工况下喷液和喷气系统的不同控制方案,提出系统设计时需要考虑的因素。试验结果表明,喷液和喷气系统在控制和应用方面具有各自的优势,可为带喷液和喷气的热泵热水系统的设计和应用提供参考。     

两级压缩空气源热泵结霜性能试验研究

虽然空气源热泵得到了广泛的应用,但是空气源热泵机组在冬季低温环境下运行,其蒸发器表面结霜,会严重影响效率。本文研究了两级压缩空气源热泵在低温工况下一些参数变化对风冷热泵结霜的影响,以及结霜条件下热泵机组性能参数的变化。研究表明:在0℃以下,结霜量以及结霜速度随着温度的升高而增多和加快,在进风温度在0℃左右的时候结霜最严重。温度在3℃的时候,结霜却不如前者严重。而当温度达到-7℃以下时,结霜不是很明显,特别是在相对湿度为90%,温度为-12℃时几乎不结霜。当蒸发器壁面的温度与空气的露点温度比较接近,而且空气含湿量大时,结霜速度最快。在保持进风温度一定,相对湿度越大,换热器风侧表面结霜量也就越多。相对湿度变化对结霜量的影响比温度要大,因此环境相对湿度是影响空气源热泵机组结霜、除霜特性的主要因素。同时,机组在结霜条件下运行时,机组的制热量和COP降低,综合性能下降。这一研究对翅片管式蒸发器除霜具有指导意义。     

复叠式空气源热泵热水器结霜工况下的机组运行参数研究

复叠式空气源热泵热水器可以在冬季低温(-25℃)下最高提供80℃热水,但是机组结霜问题对机组的效率和供热性能影响较大。通过研究复叠式热泵热水器的结霜规律以及结霜对机组性能的影响,为进一步研究并优化除霜控制方法提供依据。系统分为低温级循环和高温级循环,低温级循环为室外系统,高温级循环及蒸发冷凝器部分为室内系统,热泵循环低温级采用R410A作为循环工质,高温级采用R134a,热泵系统高温级冷凝温度为80℃,低温级的蒸发温度可达-40℃。通过在焓差实验室实验进行研究。测试复叠式热泵的结霜过程时间与结霜量,得到不同室外温湿度与结霜量之间的关系。结霜量通过测量低温级蒸发器进出口含湿量的方法获得,并分析结霜对于机组实际耗电量以及COP等性能参数的影响。     

直流变速补气增焓热泵系统在低温制热中的试验研究

为了改善空气源热泵在低温环境工作时的制热效率,强化其制热能力,提高压缩机的可靠性,以及调整热泵系统的热冷负荷比,提出一种将直流变速技术和补气增焓技术有机结合的热泵系统,并进行试验研究。结果表明:该热泵系统可在环境温度为-20℃运行时制热量不衰减,机组热冷负荷比由0.6提高到1.2,低蒸发温度运行时效率提高10%~17%,有效提高系统的低温适应性。     

转子压缩机与涡旋压缩机的对比与发展

空气源热泵压缩机的性能是适合不同气候条件的热泵的关键。本文回顾了转子与涡旋压缩机的发展历程,早期房间空调器用压缩机为活塞式,后期出现了转子压缩机和涡旋压缩机,压缩机效率得以提升。转子式压缩机和涡旋式压缩机均向适应低环境温度工况的方向发展。介绍了影响这两种压缩机发展的关键技术,改进电机与压缩机的结构来提升压缩机效率,通过变压比、喷气增焓、部分负荷下调节等技术,提升了压缩机系统性能系数COP与综合部分负荷性能系数IPLV(H)。采用直流电机替代交流电机,可提高两种压缩机的电机效率和频率调节范围。通过对涡旋压缩机进行不对称涡旋盘设计,可减小噪音与泄漏量;对转子压缩机的双转子进行对称布置,增大了压缩机的容量。带排气阀的涡旋压缩机可在一定程度上实现变压缩比,而转子式压缩机有排气阀,在变工况方面具有明显的优势。两种压缩机均可采用喷气增焓技术,实现热泵低环境温度较大的压缩比。     

低温空气源热泵（冷水）机组名义工况的确定研究

对低环境温度空气源热泵(冷水)机组(简称低温热泵)标准中的名义制热工况确定问题进行了研究.通过对我国寒冷地区典型城市供热季节的室外干球温度及其对应湿球温度的分布进行统计分析,确定出低温热泵空气侧的名义制热工况条件为-12℃/-13.5℃;通过对典型房间分别采用风机盘管和辐射地板进行供热时,保证室内舒适性要求的空调末端出水温度的研究,给出了水侧的名义制热工况为回水温度38℃.上述结论可为商用和户用低环境温度空气源热泵(冷水)机组的标准制定提供参考.