用于低温环境的CO_2热泵技术

CO_2热泵与采用传统工质的热泵相比,具有低温适用性、环境友好性、设备紧凑、能够制取高温度热水等诸多优势。但是随着环境温度的降低,系统会出现排气温度升高、制热量下降等问题。通过对改进型单级压缩循环、双级压缩循环、准二级压缩循环、双极耦合系统、其他辅助加热方式的国内外研究现状进行对比分析,总结了各种循环方式主要的技术特点及不足,并提出了相关建议。这对于促进寒冷地区CO_2热泵系统的发展具有重要参考价值。     

CO_2跨临界水——水热泵循环系统的实验研究

在作者设计和建立的实验台上进行了CO2 跨临界水—水热泵多种工况的循环性能实验研究 ,系统运行稳定、调节方便。实验结果表明 ,系统运行时的最大制冷 (热 )系数取决于系统的蒸发温度和气体冷却器出口温度。CO2 跨临界循环热泵较之传统工质热泵具有较大优势 ,尤其是在高温热泵领域。指出了系统的改善措施     

跨临界循环CO_2热泵热水器研究现状及展望

天然环保型工质CO_2在系统采用跨临界循环后,与传统制冷剂相比具有独特的优点。基于可持续发展观,CO_2成为热泵热水器系统最有潜力的替代工质之一。近15年来,挪威等欧洲国家、日本和美国对CO_2热泵热水器系统进行了广泛深入的研究。本文详细介绍了CO_2热泵热水器样机的研究状况,总结了核心部件压缩机和换热器的研发现状,并探讨了有待进一步开展的研究内容。     

CO2跨临界水—水热泵循环系统的实验研究

在作者设计和建立的实验台上进行了CO2跨临界水-水热泵多种工况的循环性能实验研究,系统运行稳定、调节方便,实验结果表明,系统运行时的最大制冷（热）系数取决于系统的蒸发温度和气体冷却器出口温度,CO2跨临界循环热泵较之传统工质热泵具有较大优势,尤其是在高温热泵领域,指出了系统的改善措施。     

CO2跨临界水-水热泵供热系统应用理论探讨

运用当量温度概念对CO2跨临界水-水热泵供热系统进行了研究,指出根据实际情况选择气体冷却器的出口温度和压缩机的出口压力能提高系统的运行效率,并对供热过程中采用能量梯级利用进行了研究,结果表明对热水侧进行梯级利用可提高系统的制热性能系数.     

CO2跨临界水源热泵两级供热系统理论比较

在供热系统中，需要的水温较高时，由于回水温度高而导致CO2跨临界水源热泵能效比下降。如果降低回不温度，就要求不同温度的热水分级处理。CO2跨临界水源热泵两级供热系统可以实现能量的分级利用。分析对比了3种形工的CO2跨临界水源热泵两级供热系统，发现它们各有特点，可根据不同的使用要求采用适宜的两组系统。     

带膨胀机CO2跨临界热泵系统运行特性

建立了带膨胀机CO2跨临界热泵系统的数学模型,将模拟计算结果与实验测量结果进行了比较,验证了模型的准确性。利用数学模型分析了冷却水进口温度和质量流量、冷冻水进口温度和质量流量对带膨胀机CO2跨临界热泵系统的制冷性能系数及最佳高压侧压力的影响。降低冷却水进口温度和提高其质量流量不仅有利于提高制冷性能系数,而且能降低最佳高压侧压力。提高冷冻水进口温度及质量流量有利于提高制冷性能系数,对最佳高压侧压力影响不大。     

跨临界CO2热泵中蒸发器的数值模拟

运用CFD数值模拟的方法,通过编写自定义函数来设置气液质量转移源项、能量源项和管外壁温度边界条件,对简化后的跨临界CO2热泵热水器中蒸发器进行了数值模拟,得到了管内二氧化碳的温度场、压力场和气液相分布。模拟结果表明：CO2流体在进入弯管前已出现干涸现象,但进入弯管后干涸现象消失,液相气化速度变缓,出弯后重新恢复正常气化过程;CO2在管上部的气化速度要大于管下部,同时由于管壁换热作用,管四周的气化速度要大于管中心位置。     

太阳能辅助CO2热泵采暖实验研究

本文提出了一种太阳能辅助CO2热泵采暖系统.该系统应用于上海地区一座90m2的示范住宅中.系统中:真空管集热器面积:40m2,CO2热泵额定制热功率6kW,额定功率2kW.通过冬季典型天气下对系统进行了性能测试.结果表明:在本文实验工况下,太阳能采暖模式的系统性能系数COPS为14.53;在环境温度为4.8℃、机组进出口水温37.9℃和48.6℃的实验工况下,CO2热泵机组的COP可达2.63,CO2热泵单独采暖模式的系统性能系数COPS可达2.24.     

CO2喷射器水源热泵冬季供暖性能分析

提出了一种新型CO2喷射器水源热泵系统,其可以驱动夏季一次回风再热和冬季新风预热一次回风空气处理机组.该系统通过喷射器降低系统的节流损失、 充分利用地下水源稳定的低位能,达到提高系统性能、 节能环保的目的.介绍了系统在冬季的运行原理以及冬夏季运行的差异.通过MATLAB对系统冬季性能分析发现新风比的增大、 新风温度的降低、 新风预热、 较高的地下水温有利于提高COP.一定工况下存在最优排气压力,新风预热会使最优排气压力稍有降低.     

跨临界循环C02热泵热水器研究现状及展望

天然环保型工质CO2在系统采用跨临界循环后,与传统制冷剂相比具有独特的优点.基于可持续发展观,CO:成为热泵热水器系统最有潜力的替代工质之一.近15年来,挪威等欧洲国家、日本和美国对CO:热泵热水器系统进行了广泛深入的研究.本文详细介绍了CO:热泵热水器样机的研究状况,总结了核心部件压缩机和换热器的研发现状,并探讨了有待进一步开展的研究内容.     

喷气增焓机械过冷CO2跨临界循环性能分析

提出了一种喷气增焓机械过冷CO₂跨临界循环,以研究循环喷气增焓与机械过冷耦合特性。建立喷气增焓机械过冷CO₂跨临界循环热力学模型,并采用EES(Engineering Equation Solver)软件对循环性能进行仿真分析。研究了主循环压缩机排气压力、中间压力、辅助循环过冷度以及环境温度对循环COP、排气温度、制热量、压缩机功等参数的影响,并在相同参数条件下与常规机械过冷循环进行对比分析。结果表明：主循环排气压力为9.7 MPa时取得最大COP为3.435,喷气增焓对机械过冷CO₂跨临界循环进一步降低排气温度有较明显效果;存在使循环COP最大的最优中间压力,相同中间压力下,喷气比取0.3、0.4、0.5时COP逐渐降低;提高过冷度使循环COP和排气温度降低,制热量和辅助循环压缩机功升高;环境温度变化时,中间补气焓值变化,进而使压缩机出口温度变化。     

低温环境下CO2空气源热泵系统模型及实验研究

主要研究了在低温环境下利用CO2空气源热泵进行采暖的可行性。建立了一个静态的CO2空气源热泵的数学模型,并且充分考虑了各组成部件(空气冷却器、蒸发器、压缩机和膨胀阀)的热交换特性。为了验证模型，对一套CO2热泵采暖系统进行了现场测试。通过模拟和实验的对比，分析了进水温度和室外温度对系统特性的影响，然后还分析了引入回热器对系统效率提升的影响。通过上述的分析，在室外温度为-20℃时，系统的COPh可以达到2.25，在低温环境下使用CO2热泵进行采暖是可行的； 引入回热器使系统效率提升5%左右。     

CO2跨临界循环和除湿法冷却联合循环系统的研究

为有效回收和利用CO2跨临界循环的气体冷却器排气热量，提出了一种将除湿法冷却供冷和CO2跨临界循环结合起来的系统方式，介绍了系统的组成和特点，分析了系统的循环效率、可行性和经济性，指出该方式可有效提高系统的综合能源利用效率，并可满足全年的空调要求。     

太阳能冷管和跨临界CO2热泵联合供能设计

本文设计了一个由太阳能冷管和跨临界CO2热泵组成的联合供能系统,可以实现制冷+供热水、制热+供热水、单独制冷、单独制热、单独供热水的功能。夏天用太阳能冷管制冷并提供生活热水,当太阳能不足或阴雨天气时,由跨临界CO2系统替代;冬天用跨临界CO2热泵制热并提供热水;过渡季节晴天时由太阳能冷管提供热水,阴雨天气时由跨临界CO2系统替代。这是一种将太阳能冷管吸附式制冷技术和跨临界CO2热泵技术联合的可实现制冷、制热和供热水功能的联合系统,集空调热泵和热水器于一体,是一个利用新能源、环保节能的紧凑型系统。     

带喷射器的CO2热泵热水器的循环特性研究

设计了适用于CO2热泵热水器的喷射器。分析了喷射器内部CO2流体压力、速度的变化趋势。建立了基于等压混合理论的喷射器模型,并对带喷射器的CO2热泵热水器系统进行热力学计算和火用损失分析。对带喷射器的热泵系统和带热力膨胀阀的传统热泵系统进行性能比较。考查了喷射系数、气体冷却器出口温度、蒸发温度等参数对系统制热系数的影响。     

跨临界CO2热泵系统电子膨胀阀控制方法研究

本文分别采用PID控制和模糊控制两种方法对跨临界CO2热泵系统的电子膨胀阀进行控制,控制过程均通过将蒸发器过热度作为被控量来控制阀门开度的方法来实现对R系列的电子膨胀阀进行控制。通过使用Simulink建立PID控制和模糊控制的模型并进行模拟,并对这两种控制方法进行对比,可以看出使用模糊控制方法时蒸发器的过热度响应时间更快,且过热度在控制过程中变化更为平稳,因此得出模糊控制方法更加适用于对跨临界CO2热泵这种具有强烈非线性特性的系统进行控制的结论。     

超临界流体及超(跨) 临界循环的特性研究

通过对自然工质CO2的研究发现，超临界流体具有应用范围广，实用性强的特点，作为超临界流体技术应用研究的一个方面，空调制冷系统超（跨）临界循环是一个通用循环，该循环与传统的亚临界循环相比具有不同的特性，如用于热泵供暖、供应热水时，换热效率较高，COP有极大值等，从研究CO2跨临界循环中发现，许多特性关非CO2所固有，而且有一定的通用性。     

高温出水CO2空气源热泵运行研究

为了研究高温出水CO₂空气源热泵的运行性能,将高温出水CO₂空气源热泵与常规热泵从研究现状、运行机理、能效和经济性、工程应用这4方面进行对比分析。综合来看,高温出水CO₂空气源热泵是一种高效、节能以及环保的热源。     

基于遗传算法的CO2热泵热水器系统优化研究

本文提出一种基于遗传算法的跨临界CO_2热泵热水器系统的优化方法。采用固定压缩机排气压力的方式,使用MATLAB对热泵热水器系统建立了仿真模型,并以实测数据验证了该模型的可靠性。以系统性能系数COP为目标函数,选择制冷剂质量流量M_r,气冷器管长L_g以及蒸发器管长L_e为优化变量,在不同的工况下采用遗传算法对原实验用CO_2热泵热水器系统进行优化,结果表明,该优化方法可以优化原设备管长,提高系统COP。