使用电子膨胀阀的热泵热水器动态性能数值模拟与实验研究

在不同的环境工况下对使用电子膨胀阀的热泵热水器系统动态性能进行了实验研究,测量了电子膨胀阀不同开度条件下热泵热水器的动态制热量、性能系数等参数,分析了电子膨胀阀开度对热泵热水器性能的影响.同时,对热泵热水器系统动态性能进行了数值模拟,并将模拟结果与实验结果进行了比较.结果表明:在电子膨胀阀某一开度下,系统性能系数存在一个最大值;对于电子膨胀阀不同开度,在加热初始阶段,电子膨胀阀开度较大时系统COP和制热量较高,而在加热后期则恰恰相反.通过在不同加热时段使用电子膨胀阀不同开度实验发现,系统性能得到显著提高,最大可提高7.6％.热泵系统性能数值模拟与实验结果的变化趋势一致,说明数学模型和计算方法是可行的.     

HFO-1234ze与HFC-32混合制冷剂用于热泵热水器的实验研究

本文选用了NIST发行的REFPRO9.0制冷剂计算程序及KW2模型参数对混合制冷剂HFO-1234ze与HFC-32在不同配比下的热物性进行了模拟计算,并依据热泵热水器测试的标准工况,计算了不同配比下混合制冷剂的理论循环特性,分析得出了HFO-1234ze/HFC-32较为合适的配比。通过一次加热(即热式)热泵热水器实验台,对多种环境工况及不同进水温度进行性能测试,分别对R410A和混合制冷剂(HFO-1234ze与HFC-32配比0.3/0.7)在实验系统中的压缩机功率、系统性能系数、压缩机吸、排气压力和温度、冷凝器出水温度等参数进行了对比分析。结果表明:混合制冷剂(HFO-1234ze与HFC-32配比0.3/0.7)的压缩机功率和排气压力都低于R410A系统,而COP高于R410A系统,在标准工况下,分别为4.03和3.56,且在高于标准工况的环境温度情况下,混合制冷剂系统COP下降速率低于R410A系统,有利于热水器机组的安全稳定运行,在替代R410A系统方面具有可行性。     

同轴式套管换热器应用于家用循环式热泵热水器的特性试验研究

分析以采用普通高效换热管的同轴式套管换热器为冷凝器的热力特性,并针对其运用在家用循环式热泵热水器的特点,试验研究采用该套管换热器的家用循环式热泵热水器的特性,得到在名义制热工况及冷却水进口温度为30℃条件下,不同水流量所对应的冷凝负荷、功率等特性及性能。结果可应用于家用循环式热泵热水器的开发设计。     

热泵热水器系统的方案比较与分析

介绍了直流式地源热泵热水器系统和容积式地源热泵热水器系统的工作原理及优缺点;以天津某别墅热泵热水器系统的设计计算为例,对两者以及容积式空气源热泵热水器系统在性能系数、初投资和运行费用等方面进行了比较。比较结果说明了,在相同工况下,直流式地源热泵热水器系统相比于容积式地源热泵热水器系统来说,性能系数较大、耗电量较低,但其运行费用和初投资较高;在同时满足户主热水需求条件下,容积式空气源热泵热水器系统相比于容积式地源热泵热水器系统来说,初投资较低,但其能效系数也较低,耗能较多,运行费用较多,经济性较差。本文为热泵热水器系统的选择、设计和优化提供了参考,且指出了地源热泵热水器系统广阔的应用前景。     

空气源热泵热水器性能测试方法与国家标准分析

本文结合热泵热水器产品特点,分别对中国及欧盟现行空气源热泵热水器性能测试方法与标准进行了对比分析,为空气源热泵热水器后续产品标准的升级修订、全年综合性能系数评价方法的建立以及产品的设计提供了参考。     

空气源热泵热水器全年综合能效(ACE)分析与实验

文章提出一种热泵热水器全年综合能效(ACE)的方案,并对影响热泵热水器全年综合能效(ACE)的因素进行了分析。该方案将热泵热水器全年运行工况分为高、中、低三个区间,计算得出各个温度区间在全年范围中的比重,以及各个温度区间的平均发生温度,将计算出的平均温度作为测试工况,测试系统COP,最后经过加权计算,得出热泵热水器全年综合能效(ACE)。对该方案进行的实验验证证明,全年综合能效(ACE)能够考虑环境温度对机组性能的影响,即能反映了热泵热水器夏季时的高效率,也能反映了冬季时机组性能受影响较大的情况。     

热泵热水器性能分析比较

在对型号为KR-R-2.0HP和KR-R-2.5HP的热泵热水器进行了合理的布置后,利用焓差实验室进行了一系列的特性参数测量实验.通过对实验数据的分析比较,得到几种提高热泵热水器性能、改进热水器结构的方法.     

空气源低温热泵的热力学计算研究

基于现有理论循环性能分析方法,采用工质状态方程结合实验所得出工质的P-V-T关联式进行有机工质热力学性质的联合计算,同时结合热力学一般关系式计算出该工质的导出热力学参数。应用改进的理论循环性能计算方法,以HFC134a纯工质,在冷凝温度20~50℃、循环温升45~70℃的设计运行工况范围内进行热泵循环的循环效率和循环参数间关系以及循环参数选择和系统回热循环性能的特性研究。对该型工质的低温热泵系统,当循环有合理温升时,其有更高COP和较小的压比,得到了在各种应用条件下热泵的最优参数和最优循环。计算结果表明纯质HFC134a具有作为超低温热泵工质的潜力。     

HFO-1234ze在空气源热泵热水器中 替代R417A、R22的研究

首先从热物性、ODP、GWP、工质毒性、可燃性方面对HFO-1234ze、R417A、R22三种制冷剂进行对比,并进行理论计算,初步分析HFO-1234ze制冷剂运用在空气源热泵热水器上的可行性。然后,在焓差法实验室内,对分别采用HFO-1234ze,R417A和R22作为制冷工质的空气源热泵热水器进行名义工况下的性能测试,对三种制冷剂的吸排气温度,吸排气压力,压缩机输入功率、制热量、性能系数进行对比分析。本文研究结果显示HFO-1234ze可以作为R417a与R22在热泵热水器中的替代制冷剂。此次研究为热泵热水器的工质选择提供参考。     

地源热泵热水器的性能分析与经济性比较

建立地源热泵热水器系统的数学模型,并以天津市某别墅地源热泵热水系统的设计与模拟为例,对地源热泵热水器2种方案———容积式地源热泵热水器和直流式地源热泵热水器进行性能分析,并在运行特性、初投资和运行费用方面进行对比。结果表明,相对于传统的热水器,地源热泵热水器具有较好的性能;在相同工况下,直流式地源热泵热水器系统性能系数较高、耗电量较低,但其运行费用和初投资较高。研究结果为地源热泵热水器系统的选择、设计和优化提供参考。     

热泵热水器发展现状及性能试验研究

介绍了热泵型热水器的原理、特点和市场发展现状，在大量调研的基础上讨论了热泵热水器未来的发展潜力。对市场上的一种典型热泵热水器的性能进行了试验研究，得到了不同工况下的各种数据，通过理论及数据分析，提出改良措施，为热泵热水器的进一步应用提供参考。     

带冷凝热回收热泵空调器的实验研究

提出了在家用空调器上安装冷凝热回收装置,该系统能够实现热泵热水器、热泵空调器和冷凝热回收功能。实验模拟不同室内外工况和不同运行模式,对整个系统供冷性能和热水供应能力进行了实验研究,并分析了不同空调与热水使用模式对整个系统的影响。最终得到了该系统制冷模式、热水器制热水模式和联合供冷与供热水模式下该系统的压缩机排气压力、压缩机吸气压力、水箱水温变化、制冷量及各个模式下系统性能系数。     

风管送风式空调(热泵)机组消耗功率修正方法研究

针对不同机外静压的风管送风式空调(热泵)机组无法在同一机外静压基准下进行性能评价的现状,提出根据机外静压进行消耗功率修正的方法。基于系数修正法、内部阻力试验法和风机变频试验法分别对几种不同型号风管送风式空调(热泵)机组的消耗功率进行计算和试验。通过计算和试验结果的对比,分析这3种修正方法的合理性,为国家标准GB/T 18836-2002《风管送风式空调(热泵)机组》的修订提供技术支持。     

复叠式空气源热泵热水器运行工况及其工质的选择

针对一种新型的复叠式热泵热水器系统,以常规工质对其在各不同运行工况下的循环特性进行了理论计算,并结合其经济性、可靠性及当前市场实际情况,对这些工质进行筛选并确定合适的设计工况。结果表明:对于该系统的低温级循环比较合适的工质为R410A,而对于该系统的高温级循环则以R134a最为实际。     

无霜冰箱翅片蒸发器换热研究分析

通过对无霜冰箱翅片蒸发器换热系数理论的计算与实际的测试,对比两者结果的数据差异,从而修正计算参数。通过理论计算数据,同时通过测试数据的分析,研究影响换热系数的主要因素。     

黄海北部海水源热泵供热和免费供冷系统实测

海水源热泵区域供热供冷系统作为一项可再生能源利用技术,目前尚缺乏有关该系统实际应用方面的研究。作者对黄海北部某海水源热泵区域供热供冷系统进行了实地调研与测试,获得了该系统运行方面的大量第一手数据,经计算得到：2013年冬季极端海水温度期间,所测试热泵机组的实际平均制热性能系数为2.43,相应工况下的系统平均制热性能系数为1.86;2011-2012年供暖季机组和系统的平均制热性能系数分别为2.99和2.30;夏季“免费”供冷（热泵机组不开启）测试期间,系统的平均制冷性能系数为3.35。文章进一步对夏季“免费”供冷期间系统制冷性能系数不高的原因进行了分析。分析结果表明,由于用户的风机盘管未按实际冷水温度选择,致使实际运行时冷水供、回水温差仅有1 ℃,从而导致水泵运行能耗过高。     

水源多联式空调(热泵)机组制冷综合能效系数测试与计算解析

依据AHRI 1230-2010标准和GB/T 18837-2015标准对水源多联式空调(热泵)机组的制冷综合能效比IEER和制冷综合部分负荷性能系数IPLV(C)这两个参数的适用范围、测试要求和计算方法进行对比分析,为正确的理解标准和产品检测提供指导.     

真实溶液下吸收式热泵的理想过程模型

本文给出了真实溶液下吸收式热泵的理想过程模型。首先讨论了真实溶液溶液流量无限大的工况,推导出其温度提升系数,与理想溶液相比,用修正系数kr进行修正,kr主要取决于发生器溶液和吸收器溶液的活度系数,对于第一类吸收式热泵,kr大于1,对于第二类吸收式热泵,kr小于1;分别讨论了第一类吸收式热泵和第二类吸收式热泵的COP,第一类吸收式热泵的COP相比理想溶液过程降低,第二类吸收式热泵的COP相比理想溶液有所升高。在溶液循环量无限大的结果的基础上,讨论了有限循环流量的真实溶液工况,定义了有限流量时的温度提升系数,与真实溶液溶液流量无限大相比,修正系数kr还受溶液放气范围的影响,溶液放气范围越大,修正系数kr越低;当溶液流量有限时,kr小于溶液流量无限大的工况,COP也低于溶液流量无限大的工况;真实溶液下溶液流量无限大或者有限均满足COP1TaTe/TgTc(第一类热泵),COP20.5TaTe/TgTc(第二类热泵)。最后应用本文提出的真实溶液理想过程模型分析了两个实际案例。从这些案例可以看到,采用本文的分析方法,不需要计算内部复杂的溶液循环过程就能得到吸收式热泵的外部性能参数。本文给出的理想过程模型从新的角度出发对吸收式热泵的热量变换过程给出了清晰的描述。     

不同工质的热泵热水器热力学性能分析

为了研究R22替代制冷剂R134A、R407C、R410A、R32、R290在热泵热水器中的热力学性能,设定冬季工况蒸发温度-10℃、冷凝温度65℃,夏季工况蒸发温度20℃、冷凝温度65℃,过冷度和过热度均为5℃。计算了不同工质系统在冬季和夏季工况的理论循环性能,对比分析了各系统的变工况特性。结果表明:R410A和R32的单位容积制热量较高,这有利于减小压缩机的功耗和体积;R290和R32的单位质量制热量较高,能够有效降低工质充注量,进而增加系统安全性。随着蒸发温度升高,各工质系统制热系数均不断增加;随着冷凝温度升高,各工质系统制热系数均不断降低;过热度变化对各工质系统制热系数影响很小,而过冷度增加可以提高各工质系统制热系数。对于6种工质热泵热水器系统,蒸发温度在冬季工况对R32系统制热系数影响最大,当蒸发温度由-14℃升至-6℃,R32系统制热系数提高21.8%,夏季工况蒸发温度对R22系统制热系数影响最大,当蒸发温度由16℃升至24℃,R22系统制热系数提高22.1%。对应于冬季工况和夏季工况,冷凝温度和过冷度变化对R410A系统制热系数影响最大。     

热电联产机组集成热泵实现热电解耦的潜力与能耗特性分析

在热电联产机组中集成机械式热泵可以实现热电解耦,并影响机组的能耗特性。以某350MW热电联产机组为例,建立了供热机组变工况计算模型以及机械式热泵供热计算模型,比较了热电联产机组采用抽汽供热和压缩式热泵供热时最低电负荷率及煤耗量的差别,同时研究了热泵性能系数、电负荷率、热负荷率对机组能耗特性的影响规律。结果表明：在基准工况下,压缩式热泵供热较热电联产节能,且其机组的电负荷可调节范围更大。压缩式热泵供热相比抽汽供热减少的煤耗量随着热泵实际性能系数α_COP1、热负荷率增大而增大,随着电负荷率增大而减少,α_COP1为6.119,热负荷率为2.5,电负荷率为0.8时,节煤率为2.60%。