纯电动汽车超低温热泵型空调系统性能试验研究

为解决超低温工况下,纯电动汽车普通热泵空调系统压缩机排气温度过高、制热性能衰减严重,导致系统无法正常供热的突出问题,本文结合现有的低温热泵循环技术和汽车空调系统特点,提出了一种混气型纯电动汽车热泵空调系统,并设计搭建了混气型纯电动汽车热泵空调系统试验台,通过实验对其系统性能进行深入研究。试验结果表明:车外环境温度为10℃时的工况下,该系统制热量较电动汽车普通热泵空调系统制热量提升20%左右;车外环境温度为-20℃时的超低温工况下,压缩机排气温度可控制在60℃以下,系统EER在1.5左右。     

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。     

电动汽车热泵空调系统设计优化及试验研究

为高效节能的满足电动汽车冬季采暖需求,本文结合电动汽车结构研制了一套蒸汽压缩式冷暖双模式热泵空调系统,将其搭载在电动汽车上进行性能试验,研究了环境温度对热泵空调系统制热性能的影响,结果表明该系统能较好的满足电动汽车冬季采暖需求。热泵空调系统性能受环境温度影响大,环境温度越低,系统制热量越少、制热效率越低。针对低温环境下热泵空调系统效率低下的情况,利用电动汽车驱动电机余热优化系统,实验对比分析两种情况下的制热性能,结果表明利用驱动电机余热对提高热泵空调系统性能有很大的帮助。     

闪蒸器补气热泵系统的试验研究

针对一种适于环境温度较低情况下使用的闪蒸器补气热泵空调系统进行了试验研究,该系统在低温工况下,经闪蒸器闪发的气体通过辅助进气口向压缩机工作室喷射制冷剂,以此改善热泵系统内部压缩过程来提高热泵的低温制热性能。试验结果表明,在-10℃-15℃的低温环境中,该系统仍然具有较高的制热能力和供暖温度,能够满足寒冷地区冬季的采暖要求。且该系统的制冷性能基本不受影响。     

纯电动汽车两种热泵空调系统的实验研究

为解决纯电动汽车采暖时采用电加热方式导致能源利用率低,降低纯电动车的续航里程这一问题,本文设计了分别采用四通阀和阀组的热泵空调系统并搭建了实验台,通过实验测试了系统的制冷量、制热量及耐振动性能。结果表明:采用四通阀的热泵空调系统与采用阀组的热泵空调系统在名义工况下制冷量和制热量约为2 kW,两套系统制冷模式时的出风温度皆为15.3℃,制热模式时的出风温度分别为41.3℃和38.2℃;两种热泵空调系统在低温工况下制热量均降至800 W左右;采用四通阀的热泵空调系统在振动状态下易出现窜气导致系统工作不稳定,损坏压缩机;采用阀组的热泵空调系统在振动状态下运行稳定。     

适用于-20℃环境的CO_2汽车热泵系统的开发及性能测试

开发CO_2跨临界汽车热泵,是解决R134a汽车热泵在低温环境下制热量不足、无法正常工作问题的有效措施。本文理论分析了影响CO_2汽车热泵性能的关键因素,在最低为-20℃的环境温度下实验研究了CO_2汽车热泵的性能。结果表明:开发的CO_2汽车热泵系统在低温环境下稳定运行,具有较好的制热性能;在相同压缩机转速条件下,室内进风温度对制热COP(COP_h)影响更大,室外环境温度对制热量影响更大;在-20℃环境冷启动工况下COP_h可达到3.15、制热量为3.6 k W;进风(Tg,a,in)和出风(Tg,a,out)温度分别为20℃和40℃时,COP_h最低为1.72。因此,与R134a相比,CO_2车用热泵系统的低温制热性能有显著的优势,该系统在电动汽车上具有较好的应用潜力。     

寒冷地区强劲制热空调技术实验研究

本文针对热泵空调在寒冷地区制热效果不佳的情况,设计了一款在低温环境下具有超强制热能力的热泵空调系统;通过实验验证,在相同工况下,制热能力较原系统提升了40%~50%,出风口温度较原系统提升了40%~60%;并且结合不停机化霜技术,解决了用户使用过程中忽冷忽热的感受,大大提高了热泵空调系统在低温环境下使用的舒适性。     

电动汽车热泵空调冷凝蒸发器的特性实验研究

电动汽车热泵空调的能耗对其行驶里程有重要影响。本文针对两种不同结构形式的热泵空调室外换热器,实验研究了环境工况和制冷剂进出口位置对换热器性能的影响,并分析了不同结霜工况下热泵空调系统的制热性能。结果表明:作为冷凝器时,横排和竖排布置结构形式的换热器性能差异较小;作为蒸发器时,横排布置结构形式换热器的性能相比竖排布置提升了20%;对于横排布置形式换热器,制冷剂进口接近换热器底端扁管有利于提高蒸发器性能;结霜工况下,两种结构形式换热器在高寒(-7℃/-8℃)和高湿(7℃/6℃)工况下制热性能无明显衰减; 2℃/1℃工况下,横排布置结构形式的结霜和化霜特性均优于竖排布置结构形式。     

武汉地区太阳能-热源塔热泵复合空调系统研究

结合武汉地区某拟建项目,运用一套适用于夏热冬冷地区的太阳能-热源塔热泵复合空调系统为该项目提供冷/热源,将TRNSYS软件模拟与工程实测相结合,对全年4种典型工况下高空气干球温度、太阳辐照量等对系统性能的影响进行研究。结果表明:该系统在制冷工况和太阳能单独制热工况下满足工程要求;在热源塔热泵机组单独制热工况下能够满足要求,但综合制热系数偏低;在热泵机组和蓄热水箱复合制热工况下,当蓄热水箱水温高于12℃时系统制热系数稳定在3.6左右。     

采用水冷冷凝器的电动汽车热泵系统制热和抗结霜性能试验研究

热泵技术由于具有比电加热显著提升的制热效率,近年来逐渐应用于电动汽车以期提高冬季续航里程。文章设计了一套电动汽车热泵系统,该系统取消了传统热泵的车外冷凝器,而以低温散热器作为主要的散热和吸热部件。根据实车的零部件部件要求搭建了该热泵系统的测试台架,台架试验结果表明该热泵系统在-7℃环境下,纯热泵工况下的制热能力可以达到5.4 kW,COP可以达到2.4。通过模拟电机电控的余热回收效果,试验发现低于30%的余热可以被该系统吸收用于制热。试验也表明这种类型的热泵系统在湿度较高的情况下同样存在结霜的问题,且结霜开始的时间与环境湿度和压缩机转速关系紧密。     

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。     

DCCHP排烟余热耦合空气源热泵系统性能分析

内燃机冷热电联供系统作为一种高效的能源利用方式,排烟余热回收后的排放温度在100℃左右,仍有部分低温余热没有充分利用,提出一种分布式冷热电三联供（distributed combined cooling heating and power,DCCHP）动力排烟低温余热耦合空气源热泵系统,实现了排烟余热的深度回收。以10 kW内燃机冷热电联供为基础,研究了该系统可回收余热量、热泵循环性能系数（coefficient of performance,COP）以及对一次能源利用率的影响。结果表明：在设计工况下,DCCHP系统排烟余热1.22 kW,热泵系统回收余热量可达1.07 kW,排烟余热回收率达到87.7%;热泵COP高达4.66,提高39.5%;系统一次能源利用率提高3.9%;同时解决了寒冷地区冬季热泵机组蒸发器结霜、低温环境下运行性能差的问题。此研究为冷热电联供系统与热泵机组的联合高效应用提供了重要的参考。     

Two-stage heat pump system with vapor-injected scroll compressor using R410A as a refrigerant

Refrigerant vapor-injection technique has been well justified to improve the performance of systems in refrigeration applications. However, it has not received much attention for air conditioning applications, particularly for air conditioning in hot climates and for heat pumping in cold climates. In this study, the performance of an 11 kW R410A heat pump system with a two-stage vapor-injected scroll compressor was experimentally investigated. The vapor-injected scroll compressor was tested with the cycle options of both flash tank and internal heat exchanger configurations. A cooling capacity gain of around 14% with 4% COP improvement at the ambient temperature of 46.1 °C and about 30% heating capacity improvement with 20% COP gain at the ambient temperature of −17.8 °C were found for the vapor-injected R410A heat pump system as compared to the conventional system which has the same compressor displacement volume.     

电动汽车热泵系统低温工况的制热性能 实验研究

为研究低温时电动汽车热泵空调系统的制热性能,本文通过搭建空气源热泵空调系统实验台,实验研究了电动汽车热泵空调系统在环境温度为-10~0℃的低温工况下的制热性能,分析了压缩机转速(2000~5000 r/min)、HVAC总成进风量(300~400 m^3/h)和环境温度对该热泵系统性能的影响,最后通过推导公式,估算电动汽车在使用空调系统后的续航里程。实验结果表明:随着压缩机转速的增加,压缩机排气温度、排气压力和系统制热量均增加,而COP下降;当保持压缩机转速和环境温度不变时,HVAC总成进风量从300 m^3/h增至400 m^3/h,制热量增加约13.3%~26.0%,COP增加约0.03~0.80;在其他条件不变时,当环境温度从-10℃升至0℃,热泵空调系统的制热量增加约60.9%~71.0%,COP增加约0.51~0.63;通过公式进行计算,当环境温度为-10~0℃时,在达到相同制热量条件下,热泵空调系统可在PTC加热器的基础上使续航里程提高13.5%~20.8%。     

大容量螺杆式无霜空气源热泵系统特性研究

本文提出一种利用螺杆式压缩机余热进行辅助解吸的无霜空气源热泵系统,建立了一套余热回收无霜空气源热泵数学模型,并实验验证了模型的准确性,分析了环境温度、相对湿度、解吸循环空气温度和质量流量等参数对系统的影响.结果表明:该系统的余热量占解吸所需总能量的比例最高可达0.61;COP受解吸循环空气温度与质量流量的影响较小,受空...     

夏季冷热联供模式下的燃气机热泵机组性能分析

本文建立了一套以R134a为制冷剂工质、以天然气为一次能源驱动开启式压缩机做功的燃气机热泵系统,研究了当蒸发器进水温度为12～22℃,室外环境温度为24.2～35.6℃,发动机转速为1 400～2 000 r/min,夏季冷热联供模式时,空气源燃气机热泵(GEHP)机组的性能。结果表明:发动机转速和蒸发器进水温度的变化对系统性能的影响大于室外环境温度变化的影响。随着发动机转速由1 400 r/min增至2 000 r/min,系统COP_1、COP_2、PER_1、PER_2分别减小了15.5%、9.9%、18.8%、13.5%。在工况范围内,机组冷水出水温度可达6.7～19.3℃,热水出水温度可达40.7～61.7℃,考虑余热回收情况下系统PER_2可达1.14～1.45。     

电动汽车用热泵空调系统设计与实验

针对纯电动汽车设计了一套蒸汽压缩式冷暖双模式热泵空调系统,并搭建了实验测试台进行了测试,对不同环境温度下系统的制热模式进行了实验分析,结果表明设计的热泵空调系统具有可行性,能在短时间内达到车室内温度需求。热泵空调的性能受外界环境的影响较大,环境温度越低,系统压力越低,压缩机排气温度越低,单位时间内制热量越少。     

多联式热泵驱动热管复合供热装置的实验研究

本文提出多联式热泵驱动热管的新型供热循环方式。该方式的特征是采用空气源热泵直接驱动串联式热管散热器供热。为验证该供热方式可行性,本文基于额定功率为2.5 k W的压缩机和9台热管散热器搭建了实验台,在不同工况下进行测试。测试结果表明:新型供热装置启动速度较快,当室外温度为-10℃时,系统运行36 min时,热管散热器表面温度即可达到45℃。热管散热器温度均匀性好,除1#、9#散热器存在过冷、过热现象外,其余散热器之间温差约为1℃。同时系统传热温差小,并能在除霜工况下正常运行。     

高温压缩机变转速的复叠式热泵系统性能实验研究

为研究变转速压缩机对复叠式热泵系统的影响,本文搭建了高温压缩机变转速的复叠式热泵实验台。通过实验研究了不同运行工况下系统排气温度、中间温度、制热量、功率及COP随高温压缩机转速的变化规律。结果表明:在冷凝温度为46℃,蒸发温度为-35℃～-10℃时,压缩机运行安全可靠;在冷凝温度为46℃,蒸发温度为-25℃,高温压缩机转速从1 200 r/min增至6 000 r/min,制热量提升了129. 7%,低温压缩机功率减少43.4%; COP随高温压缩机转速的增加呈先增大后减小的趋势,存在最大COP和对应的最佳高温压缩机转速。     

Experimental investigation on NH3–H2O compression-assisted absorption heat pump (CAHP) for low temperature heating in colder conditions

The coefficient of performance (COP) and heating capacity of the absorption heat pump (AHP) decreased obviously as the evaporator inlet temperature dropped. Compression-assisted AHP (CAHP) could operate efficiently in colder conditions, and a prototype was constructed for experimental investigation. At a generator inlet of 130 °C, as the evaporator inlet decreases from −5 °C to −25 °C, the COP drops from 1.513 to 1.372, while the heating capacity deteriorates from 77.26 kW to 47.11 kW. Comparisons between CAHP and normal AHP indicated that CAHP can extend the lower limit of evaporator inlet temperature from −10 °C to −25 °C. Besides, CAHP can enhance the heating capacity by approximately 55.5–85.0% even when AHP can operate normally. Moreover, the improvement contributed by CAHP is greater under much colder conditions. The heating COP and capacity of CAHP are improved in all the conditions, while the primary energy efficiency is advantageous under lower evaporator inlet temperatures.