太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统性能实验研究

将基于平板微热管阵列的水冷PV/T集热器与双热源热泵相结合,提出1种太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统,该系统可实现多种运行模式的切换,以满足复合建筑的供热、供冷、热水和部分电力需求。实验主要针对于冬季制热工况和夏季供冷工况进行实验研究,分别从室外温度、太阳辐照度、热泵COP、制热量、集热效率和发电效率等方面对系统性能进行分析。实验结果表明,冬季制热实验时,空气源热泵制热、PV/T联合水源热泵制热和PV/T联合双热源热泵制热工况下COP分别为2.15、2.5和2.6,均能满足冬季室内的采暖要求。PV/T联合水源热泵制热和PV/T联合双热源热泵制热实验的平均发电效率和集热效率分别为12.1%和48.6%,11.3%和38.8%。空气源制冷实验时,热泵的EER平均为2.08;制冷兼制热水模式实验时,热水作放热源阶段的EER平均2.26,空气作放热源阶段的EER平均为1.96。     

双热源热泵制热水与供暖性能诊断

通过对3种热泵供暖性能系数(COP)比较可知,太阳能热泵供暖COP值比空气源热泵高.运用试验分析和理论计算发现压缩机电效率随压缩机压缩比的增加呈线性下降规律,并直接导致双热源热泵系统制热水性能系数(COP)偏低,当热水温度超过时,COP值甚至＜1.通过对系统供暖试验数据的拟合得到2个表征双热源热泵系统供暖性能优劣的数学模型,试验和模型都显示出当蒸发器进口水温为28℃左右时,系统供暖COP值最大,而当蒸发器进口水温偏离该值时,COP值都会下降.对双热源热泵系统制热水和供暖的不可逆程度分析发现当压缩机压缩比ε=3.4时,系统运行更接近可逆过程,即系统运行最佳,压缩比偏离该值会导致系统不可逆损失增加.     

寒冷地区空气源热泵耦合太阳能集热器系统供暖季运行能效评价

近年来寒冷地区空气源热泵热水器使用逐渐增多,多能联合分户供暖系统陆续出现。目前热泵热水器产品的能效采用瞬时COP表示,寒冷地区供暖季环境温度波动较大,空气源热泵系统在变工况下运行时难以用瞬时COP来表示其实际的运行能效。试验以空气源热泵与太阳能集热器耦合系统为测试平台,分别测试分析空气源热泵热水器单独供暖和空气源热泵耦合太阳能集热器系统在寒冷地区供暖工况下的制热情况。结合整个供暖季气象数据和建筑供暖负荷,计算得出供暖工况下单空气源热泵热水器运行季节能效系数SPFh为2.48,空气源热泵耦合太阳能集热器运行季节能效系数SPFs为2.70,太阳能集热器使系统供暖季节运行能效提高了8.9%。     

运行频率对复合热源热泵热水器性能的影响

为了研究运行频率对复合热源热泵热水器系统性能的影响,采用变频压缩机与电子膨胀阀,构建了直膨式太阳能-空气复合热源热泵热水器实验装置,并在相近的环境工况下,针对不同运行频率,对该装置进行了性能测试。分析了运行频率的变化对加热时间,蒸发压力及冷凝压力,压缩机耗功以及系统性能系数(COP)和集热效率等的影响,并比较了运行频率的变化对系统性能参数影响的敏感程度。实验结果表明,系统平均COP随运行频率的降低而增大,高频率运行会影响系统稳定性。运行频率的变化对系统各性能参数影响的敏感程度不同,系统平均蒸发压力和压缩机的平均耗功对运行频率的变化最为敏感,其次是加热时间和系统平均COP。     

新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统实验研究

基于新型复合热源换热器,将水冷式微热管阵列光伏光热(MHPA-PV/T)集热器与空气源热泵相结合,提出了1种新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统,并对其进行了实验研究。研究结果表明,在环境温度10℃、太阳能热水温度15℃、循环流量250 L/h时,复合热源供热的热泵平均COP约为3.26,比相同环境温度下空气供热模式的热泵提高了9.4%,缩短了13.3%的加热时间。     

PV/T社区用能一体化热泵热水系统的应用研究

为综合利用太阳能资源,搭建了一种基于太阳能光伏光热(PV/T)部件的PV/T社区用能一体化热泵热水系统,并对该系统在夏季的实际运行特性进行测试,通过研究热效率、电效率和系统性能系数(COP)进一步分析其热力性能。测试结果表明:太阳辐射强度对系统运行的影响较大,室外环境温度及室外风速主要影响系统的散热。测试期间,系统平均电效率约为15.98%,系统平均热效率约为42.3%;热泵COP最高可达6.4,平均值约为4.8;系统COP最高可达3.9,平均值约为3.3。该系统可满足社区公共部分的用电和生活热水需求,具有良好的应用前景。     

空气-水双热源复合热泵系统性能试验

利用恒温恒湿环境仓模拟室外环境条件,对空气–水双热源复合热泵系统的单水源制热、单空气源制热和空气–水双热源制热3种运行模式在不同环境温度和湿度、低温水箱水温、水流量等参数条件下的系统性能系数COP进行分析研究,试验结果表明:单水源制热模式系统随低温水箱水温的升高呈上升趋势;单空气源制热时空气温度变化对系统COP影响较大;蒸发器进风温度和进水温度的有效温差是空气–水双热源制热时影响从空气侧和水侧同时获取热量的关键因素。     

新型太阳能光伏—热泵复合建筑供能系统及其性能实验研究

将基于平板微热管阵列技术的新型水冷光伏光热(Photoveltaic-thermal,PV/T)系统与双热源热泵相结合,提出1种新型太阳能光伏—热泵复合建筑供能系统。本文介绍了该复合建筑供能系统的组成、工作原理、运行模式及实验台的设计,并对PV/T系统与双热源热泵联合运行模式进行了实验研究与性能分析。PV/T系统峰值功率为1 170 W,压缩机功率为1HP的系统,在室外环境平均气温为4.0℃,平均辐照度684 W/m2条件下,热泵平均制热COP为2.7,平均发电功率为620.5W,平均发电效率为11.7%,全天(9:00~15:00)发电量为4.39 k Wh,平均集热效率为22.3%,光伏光热综合效率为34.1%。实验结果表明该系统能充分利用太阳能和热泵各自优势,通过能源互补,提高系统综合利用效率,满足建筑所需的多种用能需求,在推广可再生能源利用和建筑节能方面具有重要意义。     

株洲地区热源塔热泵冬季供暖实测及分析

本文通过对株洲市某实际工程所采用的热源塔热泵系统进行测试分析,探索其在特定室外气象参数下的热湿交换效果及热源塔热泵在株洲地区是否适用。实测分析得出该热泵机组的主机冬季制热性能系数COP为3.61~5.19,系统冬季制热综合性能系数SEER为1.84~2.66。在空气干球温度为12~14℃时,热泵机组高效运行同时热源塔的换热效率高达67%~74%,具有良好的换热性能。     

严寒地区空气-土壤双热源热泵运行性能分析

在沈阳某节能建筑中,空气–土壤源双热源热泵系统有效地利用光伏板的光热转换部分热量作为空气源,避免了空气源热泵在严寒地区应用的结霜问题,减少了土壤源热泵的布井面积。利用TRNSYS软件建立仿真模型,选取系统的主要模块,对双热源热泵运行性能进行冬夏两季模拟分析,结果证明双热源热泵比单一土壤源热泵系统运行更稳定且COP值更高,更具有可靠性。     

石蜡为介质的一体化太阳能热泵热水器实验研究

本文提出了1种新型蓄能型一体化太阳能热泵热水器系统(SHPWHICSE),搭建了实验测试装置。在南京地区春季典型工况下,对集热/蓄能/蒸发一体化太阳能热泵热水器系统充灌蓄能材料石蜡前后的蓄能特性进行了实验研究。结果表明:充灌相变材料石蜡后,相变材料通过固-液相变储存足够的太阳能,SHPWHICSE系统可保证在1天中任意时刻启动。采用石蜡为蓄能介质的一体化太阳能热泵热水器系统的COP和得热效率均高于未充灌相变材料的系统。太阳辐射强度的不稳定波动对采用石蜡为蓄能介质的一体化太阳能热泵热水器系统得热效率的影响比其对未充灌相变材料的太阳能热泵热水器系统的影响小。     

空气-土壤源双热源复合热泵性能分析

通过分析空气源热泵和土壤源热泵的运行特点,介绍了一种空气-土壤源双热源复合热泵,以济南市某别墅为例用De ST软件计算出其逐时冷负荷和热负荷,通过计算比较土壤源热泵从土壤中的吸热量和放热量,以土壤源热平衡为基准,确定了其最佳复合温度为3℃。通过统计分析空气源热泵和土壤源热泵的运行时间及运行性能,初步确定了空气-土壤源双热源复合热泵在济南地区使用的COP为3.77,证明了空气-土壤源双热源热泵比单一的土壤源热泵系统运行更稳定且COP更高,并且能够减少从土壤中的吸热量,缓解土壤的热不平衡,能够实现整个系统的长期和高效运行。     

空气能热泵热水器现状

空气能热泵热水器是继电热水器、燃气热水器及太阳热水器之后国内第4种热水器。它对可再生的空气能利用率可达60%～70%,是一种节能效果显著的设备。以空气为热源的热泵,是利用少量电力,通过热力循环将空气中的低温热提升为高温热,当以热水的形式出现时,便成空气能热泵热水器。空气能热泵热水器与传统的燃气热水器和电热水器相比,不仅安全,而且节能环保,即使与太阳热水器相比也有明显的优势——它一改传统太阳能产品只依赖太阳光直射或辐射来吸收能源的方式,利用设备内的冷媒,从空气中采集热能并通过热交换器使冷水升温。空气能热泵热水器在…     

基于补气增焓技术的复合空气源热泵系统实验性能研究

针对空气源热泵在寒冷地区制热效果不佳的现象,搭建了“太阳能-空气集热器+补气增焓空气源热泵”复合热泵系统,选取哈尔滨某地区冬季典型气象日进行实验,测试复合热泵系统的制热性能,并通过实验进一步探究复合热泵系统的运行特性。实验结果表明：复合热泵系统受太阳辐射强度影响较大,在冬季典型气象日的实验中,系统制热量与COP最大值均出现在辐射强度最大的时刻,与常规补气增焓系统相比,制热量与COP最多增加24.9%和12.53%。当室外温度为-12℃、太阳能-空气集热器出口热风温度为40℃时,复合热泵系统COP最多提升11.1%,复合热泵系统制热性能最好。该复合热泵系统在低温环境下运行效果好,在寒冷地区具有广泛的应用市场。     

基于微细通道集热/蒸发器的太阳能热泵热水系统性能模拟与实验研究

提出了一种自主设计的微细通道集热/蒸发器,采用树形分支模型,由2块铝板冷轧吹胀而成,减小了接触热阻,提高了集热器的换热系数。将集热/蒸发器应用到太阳能热泵热水系统中,介绍了集热/蒸发器的数学模型。通过模拟和实验研究,分析了不同工况条件下系统性能系数COP、集热器集热效率、加热时间及各运行参数的变化特性。结果显示:将150L水从15℃加热到50℃时,系统全年平均COP为4.8,平均集热效率为1.3,平均加热时间为314min;环境温度的升高和太阳辐照度的降低会使集热效率显著增大;热泵系统性能的模拟结果与实验结果变化趋势一致,证明了数学模型和计算方法的可行性。     

热泵热水器的进展以及康特热泵热水技术

热泵热水器,特别是空气源热水器,已经成为热水行业的热门话题。然而,大部分的热泵热水器都存在这样或那样的问题或不完善的地方。本文首先介绍了热泵热水器的某些要求和进展,然后介绍了作者在康特研究成功的世界领先的技术。这些要求包括要将水加热到60℃,使用无交叉污染的换热技术等等;技术方面包括太阳能热泵热水器,空气源热泵热水器,适用于寒冷地区的,能在环境温度低至-25℃的情况下都能工作的空气源热泵热水器,以及其他先进的热泵热水技术。     

太阳能光伏光热-热泵系统能量与[火用]分析

针对太阳能光伏光热-热泵系统是否具有节能优势,利用TRNSYS软件建立了太阳能光伏光热-热泵系统仿真模型,并利用实测数据进行了验证。与单一光伏发电系统、单一空气源热泵系统进行了全年运行对比,并进行了能量分析与[火用]分析。结果表明,太阳能光伏光热-热泵系统的全年平均电效率、全年总发电量、热泵机组COP、能耗及[火用]损均优于单一光伏发电系统加单一空气源热泵系统。     

应用于村镇住宅的太阳能复合热泵空调系统测试分析

为了实现太阳能在村镇住宅建筑中的应用,可以将太阳能热水系统和地源热泵空调系统结合起来,满足村镇住宅建筑冬季供暖、夏季供冷以及生活热水需求。本文选取北京市房山区某村镇住宅的太阳能复合热泵空调系统,分别对其冬、夏季典型运行工况进行了现场测试。测试结果表明,冬季工况下,集热量可达46.4 kW,集热效率约为55%、总制热量为251.2 kW、COP约为5.83;夏季工况下,在太阳辐照度为750 W/m2时,集热效率为71.3%、总制热量为162.7 kW、制冷量为240.8 kW、COP约为3.58。最后,以测试结果为基础,对该太阳能复合热泵空调系统在村镇住宅建筑中的应用进行了节能、环保与经济性分析。     

太阳能光伏光热组件与双源热泵一体化系统节能性分析

考虑到分布式太阳能光伏光热组件与双源热泵一体化系统是一种结合多种节能技术的系统,有必要对其节能性进行研究。在对该系统与常规太阳能热泵、空气源热泵比较的基础上,选取冬天开启双源模式和单独开启水源模式、空气源模式时的3种工况,通过比较供热水箱完成制热水的时间和热泵输入功率,分析得出双热源热泵机组比单一的空气源热泵、常规太阳能热泵机组具有较高的节能性。     

直膨式太阳能空气源热泵热水器的运行性能研究

为了研究直膨式太阳能空气源热泵热水器(DX-SASHPWH)的系统性能,采用R134a作为工质,搭建了太阳能空气源热泵热水器实验装置,并且建立了系统数学模型。对比发现,模拟结果与实验结果吻合较好。利用模型和系统模拟程序,进一步分析了系统全年的运行特性。结果表明:在春、秋季典型晴天工况下,将120 L水从15℃加热到50℃,耗时204 min,平均COP为3.26,平均集热效率为0.73,耗电量为1.50。在冬季典型晴天工况下,将120 L水从7.5℃加热到50,耗时286 min,平均COP为3.27,平均集热效率为0.68,耗电量为1.81。