跨季节土壤蓄冷-土壤源热泵系统长期运行特性实验研究

为解决土壤源热泵在长期运行条件下土壤热失衡导致的运行效率下降问题,针对夏热冬冷地区的特点,提出一种利用室外风机盘管将冬季或过渡季室外空气中的冷量存储于土壤中的跨季节蓄冷-土壤源热泵系统。利用地埋管换热系统的相似模型实验台,进行了系统运行3年的供冷、供暖、蓄冷工况实验,综合分析了埋管进出口水温、气温、土壤温度、土壤及埋管换热量、单位埋深换热量等参数,研究系统的长期运行特性。研究显示:3年的土壤平均温度分别上升0.14℃、0.22℃、0.20℃,总体来说升高幅度较小;蓄冷时的室外气温越低、土壤与室外空气的温差越大,蓄冷效果越好;埋管进出口平均温差、土壤平均温度变化、土壤换热量、埋管换热量、单位埋深换热量的大小关系一致。研究结果表明,跨季节蓄冷维持了土壤的长期热平衡,系统的长期运行效果较好。     

气泵驱动冷却机组在某小型数据中心的运行性能分析

为了将气泵驱动冷却机组更好地应用于数据中心,本文对自行设计的气泵驱动冷却机组在北京地区某小型数据中心的运行性能进行研究,通过监测其实际运行情况,分析了机组的工作特性,拟合出工作特性曲线。结果表明:机组换热量随室内外温差的增大而增大,当室内外温差为11℃时,换热量约为10.4 kW,室内外温差达到23℃时,换热量约为13.6 kW;气泵功率随室内外温差的增大而减小,当室内外温差为11、23℃时,气泵功率分别为1 300、810 W。当室外温度为-3.7℃,室内外温差为23℃时,机组EER可达10.40。当室外温度低于15℃时,采用此机组对数据中心机房进行散热能够满足室内负荷要求,与采用原空调散热相比全年节省电量6 842.24 kW·h,全年节能率约为25.78%。     

R417A热泵热水器性能及螺旋套管冷凝器换热研究

本文以R417A为工质,在冷凝器不同进水温度、不同进水体积流量时,测试了空气源热泵热水器的运行性能及螺旋套管冷凝器的换热特性,为制冷空调及热泵系统的工质替代提供参考。实验工况为:冷凝器入口水温20～55℃,冷凝器进水体积流量为0.6～1.0 m~3/h,环境温度分别为15、29℃。结果表明:冷凝器进水体积流量一定时,随入口水温的升高,冷凝器总换热量、总传热系数减小,压缩机排气压力、输入功率增大,热泵热水器制热量、制热性能系数COP下降。冷凝器入口水温一定时,随进水体积流量的增加,冷凝器总换热量、总传热系数增大,压缩机排气压力、输入功率减小,热泵热水器制热量、COP增大。实验工况范围内,与环境温度为15℃相比,环境温度为29℃时的冷凝器总换热量、总传热系数、排气压力、吸气压力、输入功率、制热量、COP均较高。     

大学园区空调系统能耗调查分析——以郑州电力高等专科学校空调系统为例

为了解大学园区空调系统能耗实际情况,为今后的大学园区空调系统的设计和运行提供参考依据,以郑州电力高等专科学校空调系统为对象进行空调系统能耗调查研究。结果表明:顶层、底层房间空调设计负荷计算偏差较大,与中间层室内温度差在4℃左右;教室等人员聚集场所室内人数对房间温度影响较大,有学生上课比没学生温度高3℃左右;空调循环水大部分时间以3~4℃进出口温差运行,循环水系统能耗较大;风机盘管机组低风速运行时的风机电流比中风速运行时的增大13%,风量增加1.5倍,故在风机噪声允许条件下,增大风速可以较大提高风机盘管机组的换热效率。指出大学园区空调系统设计和运行管理方面应注意学生生活的同时性,采用大温差循环水系统以及较高的风速可以降低空调系统的能耗。     

空气源户式机组地板采暖系统应用研究

为了研究空气源热泵冷热水机组作为地板采暖的热源的运行特性,以一围护结构保温良好的房间为研究对象,分别测试了热泵机组采用低水温进行供暖运行时的能效、在高低温的运行环境下供暖房间内温度的变化。结果表明,在保温性能良好的建筑,采用热泵机组以35℃的低供水温配合高效地暖盘管进行地板供暖,既能保证室内的舒适性,又具有良好的节能效果。得出用于地板采暖的空气源热泵机组,其控制开停机的温差需要比传统的空气源热泵机组大,在低温环境下,机组性能衰减的特性对室内达到相同供暖效果所需的时间影响不大,为设备、工程设计提供参考。     

低温空气源热泵技术的应用

介绍带经济器的低温空气源热泵技术,通过对低温空气源热泵机组与普通空气源热泵机组的制冷量、制热量和能效比等参数进行测试及对比,探讨低温空气源热泵技术的应用优势。试验结果表明:与普通机组相比,低温机组在名义制冷和名义制热工况下冷热量和能效均有所提升;在-10~-15℃的环境中,普通机组制热量严重衰减使其不适用于此温度区间,低温机组制热量虽然也在减少,但其COP仍可达2.0,且排气温度相对较低;在-15~-20℃超低温环境中,低温机组仍可稳定运行,且能效比在2.0左右。     

上海地区空气源热泵结合小温差换热风机盘管末端的供暖空调系统性能的实验研究

为解决夏热冬冷地区冬季供暖问题,本文设计了空气源热泵结合小温差换热风机盘管末端的分布式空调系统。实验研究表明:在冬季典型工况下采用35℃左右的热水供暖,系统制热性能系数(COP)可达3.0;在夏季典型工况下采用10℃左右的冷水制冷,系统制冷COP也在3.0以上。结果表明通过使用小温差换热末端降低了机组设定出水温度,改善了机组的运行工况,提升系统的能效比。系统解决了目前空气源热泵在冬季低温工况下供暖能效低、舒适性差等问题,为解决我国南方冬季供暖问题提供了可行方案。     

基于全年热平衡的混合式地源热泵运行特性的实验研究

通过实验分析得出混合式地源热泵在工程应用中的意义。指出合理的混合式地源热泵冷却塔与地埋管的连接方式,在综合考虑地源热泵地埋管全年吸热排热平衡与地源热泵系统效率的基础上得出混合式地源热泵的合理控制方式和控制参数。指出地埋管单位井深换热量无明确的意义,提出地埋管单位井、地埋管内换热介质与土壤原始温度单位温差换热量的意义,并在本实验中给出地源热泵机组制冷效率与地埋管出口水温的关系。     

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。     

风速对不同流程数CO2蒸发器性能的影响

为研究迎面风速对不同流路数CO₂翅片管蒸发器性能的影响,本文建立分布参数模型对蒸发温度为-25℃,风速为0.5～4 m/s条件下5种流路数CO₂翅片管蒸发器的制冷剂压降、换热量、温度分布及传热系数的变化进行分析,并通过实验验证了蒸发器模型的可靠性。蒸发器模型的换热量、制冷剂压降和风侧压降等参数模拟值与相同工况下实验值的误差均在±4%以内。结果表明:同一流路数蒸发器的换热量、制冷剂压降及传热系数均随风速的增大而增大,而其涨幅随风速增大而减小,综合考虑换热效果和能耗可得最佳风速范围为2.5～3.5 m/s;在一定风速条件下,蒸发器设计时在合理范围内选择较多流路数可有效提升蒸发器换热性能并增强换热均匀性,本次实验中24流路蒸发器为最佳设计方案。     

竖直通道内烟气驱动空气自然对流换热数值模拟

采用数值模拟和无量纲分析方法,对烟气驱动空气自然对流换热装置的流动、换热情况进行研究。结果表明:(1)随着空气通道瑞利数的增加,烟气通道换热边界层变薄,空气通道换热边界层变厚;(2)换热量随烟气通道入口温度增大而增大,同时,随着烟气通道入口流速增大,换热量的增加显著;(3)无量纲烟气通道入口流速为0.93时,随着烟气通道入口温度的增大,烟气通道内的回流区从无到有,且宽度逐渐增大,对传热过程的不利影响作用更强。因此,通过增大烟气通道入口流速,能明显减小烟气通道内回流区宽度,增强自然对流强换热效果。     

牵引变流器用板翅式热管散热器性能实验研究

目前国内铁路进入快速发展时期,牵引变流器作为高速机车核心部件之一,对其有效的散热可提高机车运行的安全性,因此研究牵引变流器冷却系统中的散热器很有必要。通过搭建风洞实验台,研究空气进口温度25~45 ℃、迎面风速5~7 m/s时板翅式热管散热器的换热特性,得到散热器的工作散热量,基板工作温度以及影响换热的主要因素。实验结果表明：正常工作过程中散热器基板的工作温度在70~90 ℃之间; 基板温度升高,换热量也随之增大;散热器换热量受进口空气温度的影响大于受迎面风速的影响。     

自动控制元器件在空气源热泵（冷水）机组中的应用

空气源热泵（冷水）机组以空气作为热源,释放热量或吸收热量,每个运行周期内空气温度和含湿量跨度大,水温从低到高变化大,机组运行条件恶劣,需要完善的控制。本文分析空气源热泵（冷水）机组控制中的主要难点：制冷剂流量控制、除霜、压缩机保护、换热器防冻保护。依据产品开发中自动控制元器件应用的经验,提出提高可靠性、保证能效和降低成本的方案和策略。     

不同结构布置空调用翅片管冷凝器性能的仿真研究

在空调用翅片管冷凝器的几何结构尺寸相同,空气的进口状态和流量相同的条件下,采用计算机仿真技术,研究了支路数、管排数对翅片管冷凝器的传热与流动特性的影响,结果表明:随着支路数的增大,压降随之减小,最大值为2个支路时的33.8kPa,最小值为6个支路时,仅为0.9kPa;空气与制冷剂间传热温差增大,总传热系数减小,冷凝器的换热量递减,最大值比最小值大32.1%。随着排数的增多,压降增大,4排管的压降是1排管的4.3倍;空气侧换热系数与制冷剂侧换热系数的变化呈相反趋势,但传热温差增大,换热量也增大,4排管的换热量是1排管的2.45倍。     

蒸发器流程布置的数值模拟研究与分析

基于湿球温度效率法,建立了蒸发器的稳态分布参数模型,分析了三种不同流路布置蒸发器的换热性能,并与前人的实验研究结果进行对比,计算所得的换热量与试验值的最大偏差为9．44％,说明该模型切实可行。运用该模型计算并分析了六种不同流路布置蒸发器的流动和换热特性,结果表明：逆流布置蒸发器换热最好,错流其次,顺流最差。各种流路布置方案管外迎风面风速不变时,随着管内冷媒流量的增大,管内压降、总换热景、显热换热量、潜热换热量均增大,但潜热所占比重增大。管内冷媒流量保持不变,蒸发器迎风面风速增大时,总换热量、显热换热量均增大,潜热换热量、压降、吸湿系数均减小;当风速增大到一定程度时,蒸发器换热量、压降的变化都趋于平缓。同时,在蒸发器流路布置中,重力的影响不可忽略。研究结论为蒸发器流程布置的优化设计提供了理论基础和指导方向。     

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。     

空气源热泵在川西地区的供暖影响分析

对川西代表性城镇气象资料进行了整理统计,分析了结霜、室外干球温度、海拔高度对空气源热泵的影响,评估了结霜情况下空气源热泵供暖的适宜性,给出了在海拔高度影响下空气源热泵蒸发器侧风量（风速）的扩大倍数,提出了在一定温度下宜采用低温型空气源热泵并按需配置相应的辅助热源措施,得到了空气源热泵机组制热量的综合修正系数。     

喷气增焓与喷液冷却式空气源热泵在低温环境下实验数据对比及分析

对喷气增焓及喷液冷却式空气源热泵进行了热力学分析,并在低环境温度下对其制热性能进行了数据测试及对比研究,结果表明,随着室外环境温度在10℃～30℃之间下降时,两款热泵耗电量都在逐渐增加,制热量逐渐降低,喷气增焓空气源热泵机组相较喷液冷却式空气源热泵机组的COP下降有变缓趋势,当室外环境温度为-5℃时,喷气增焓热泵的COP为3.03,而喷液冷却式热泵降至2.66;在-20℃时,喷气增焓式热泵COP为2.15,喷液冷却式热泵COP已降至1.88;喷气增焓空气源热泵比喷液冷却式热泵性能提高大概13%左右。喷气增焓空气源热泵机组在低温环境下效率更高。     

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℃。     

双级热泵的应用与技术难点

在分布式能源项目中,用能用户常要求热水供应温度达到60℃。常规的离心式热泵由于蒸发器输入温度过低,无法满足如此高的出水温度要求。采用离心式热泵+空气源热泵的双级热泵设计,空气源热泵可以将离心式热泵蒸发器侧输入温度提高至30~40℃,从而使离心式热泵热水满足供热要求。同时,空气源热泵和离心式热泵单独运行时还需满足制冷工况下的负荷需求。因此,为确保双级热泵系统安全高效运行,空气源热泵与离心式热泵工作特性的匹配是设计中的难点问题,特别是热量、流量的匹配和中间温度的确定等。