空气源热泵在北京地区全工况运行的关键问题及应对策略

针对空气源热泵全工况运行所面临的结霜、除霜、低温运行、脏堵等关键问题,结合北京地区的实际工程案例,揭示了机组实际运行特性和供热(冷)特性劣化程度,分析了机组在供暖季与供冷季的整体运行性能。提出了高效抑霜、控霜、低温运行及脏堵诊断技术等相应解决对策,以期促进空气源热泵在北京地区实现全工况高效节能运行。     

空气源热泵冷热水机组全年运行工况的模拟与分析

从机组的空气侧换热量、水侧换热量、压缩机轴功率和供热性能系数等参数进行综合分析,以冬季工况为主。重点分析了不同空气侧换热器结构参数下机组的性能,寻求对空气源热泵冷热水机组结霜特性影响最小的空气侧换热器的结构参数。用变化后的结构参数结合夏季运行工况,其空气侧换热系数、管壁温度、空气侧压降也有所改善。将模拟结果与实验数据进行了比较,两者吻合很好,进一步验证了所建模型的可靠性。     

变频空气源热泵结霜工况动态运行特性的现场实测研究

空气源热泵结霜过程会恶化机组的运行性能,制约其长效运行,而变频空气热泵在结霜工况下运行时,由于机组自身的动态调节,表现出不同的运行特性。为探究变频空气源热泵在结霜工况下的动态运行特性,本文在标准融霜工况下,对变频空气源热泵从初始时高转速运行到稳定时低转速运行的动态调节过程进行了现场实测研究。测试结果表明:机组压缩机的降速调节会改善机组结霜程度,提升机组供热能效的效果,压缩机转速每降低1 rps,平均结霜速率会减小0. 01 g/(min·m2),结除霜过程总能效比能升高0. 02。测试共经历了5个结除霜循环,压缩机平均转速从77 rps逐渐降至57 rps,平均结霜速率降低了41%,结除霜过程总能效比提高了30%。本文研究可为变频ASHP在结霜工况下实际运行性能的优化提供参考。     

空气/水热泵部分负荷运行流程的实验研究

空气源热泵冷热水机组处于部分负荷状态运行的时间长,效率低。常规的空气／水热泵机组采用台数调节的方法,使得部分制冷设备无法得到充分利用。针对这一问题,本文提出了一种采用多台压缩机和多个室外换热器并联的改进流程,通过改变投入运行的压缩机和室外换热器组合数,来实现系统的能量调节;并在混合式热泵系统的空气／水热泵机组中分别采用这两种流程,通过实验研究了其在不同运行模式下部分负荷时的运行参数和性能。实验结果表明：在单级和双级耦合两种运行模式下,相对于传统流程而言,采用改进流程的空气／水热泵机组部分负荷运行时,由于室外换热器面积的增加,不仅使得机组的运行工况得到一定改善,而且其性能有了较大提高,其制热量和制热能效比（EER）最大增幅可分别达41．1％和43．3％。     

一种可连续供热除霜的空气源热泵冷热水机组

提出了一种空气源热泵冷热水机组,该冷热水机组至少有二个室外换热器,正常工作时各换热器独立从室外空气中吸热,任意一个室外换热器需要除霜时,其它室外换热器继续从室外空气吸热,所吸取的热量一部分用于生产热水,另一部分用于该室外换热器除霜,实现除霜的同时还能继续供热。夏季空调工况该冷热水机组可以生产空调冷水,实现全季节需求。本文介绍了该空气源热泵冷热水机组的工作流程和控制方法。     

变频空气源热泵结霜特性及除霜优化实验研究

为研究变频空气源热泵机组的结霜特性及除霜优化,搭建了制冷剂为R410A变频空气源热泵系统实验台。在模拟室内外环境条件下进行了机组结霜特性实验研究,测试了室外环境温度、室外环境相对湿度、进水水温对机组结霜的影响。并对通过改变压缩机除霜过程中压缩机运行频率及膨胀阀开度,测试了变频空气源热泵在不同压缩机运行频率及不同膨胀阀开度下机组除霜时间、机组能量损耗、化霜前后机组出水水温温差的变化差异并分析出变频空气源热泵除霜的最佳除霜频率及开度。     

空气源热泵室外换热器堵塞实验研究

建立了一个可以模拟室外各种工况的实验系统,在温度为0℃,相对湿度为65%的工况下,对不同堵塞面积下空气源热泵室外换热器的动态性能进行分析,研究当室外蒸发器由于灰尘堵塞对空气源热泵空调器性能的影响,为空气源热泵空调器的优化设计及检修等提供了依据.     

间接式污水源热泵机组节能技术分析

分析了间接式污水源热泵机组节能技术,包括提高压缩机效率,改善压缩机工作条件,减小传热温差,引射回油/液等。理论计算结果表明,与普通污水源热泵机组相比,间接式污水源热泵机组夏季制冷工况下性能系数可提高20%左右,冬季制热工况下性能系数可提高17%左右。     

双工况直流变速空气源热泵控制研究

针对空气源热泵在多工况下压缩机频繁启停造成的能耗和压缩机直流变速控制在不同工况下良好的转换特性,通过研究,设计了满足空调和生活热水两种不同工况的直流变速控制空气源热泵。对机组的主要部件进行了分析并实施控制策略。通过机组的可行性实验,得出如下结论:机组双工况之间可自由切换,机组在制冷、制热工况下,不同的压缩机频率运行可满足使用负荷的需求,运行平稳、节能。     

双源热泵空调系统运行性能的研究

从维护土壤热平衡、降低系统初投资、提高系统的运行效率、增强系统的可控性等角度出发,设计出一套地源热泵与空气源热泵相结合的双源热泵系统.在夏季不同工况条件下,对目标建筑物双源热泵系统进行模拟及实验分析,得到系统在不同冷负荷条件下的最优运行模式:即地源热泵机组与空气源热泵机组始终耦合运行,当室外空气的干球温度高于32.5℃时,应采用空气源热泵优先卸载容量的策略;当室外空气的干球温度低于32.5℃时,应采用地源热泵优先卸载容量的策略.     

夏季工况空气-土壤源热泵系统能效分析

采用试验方法,针对夏季工况,对空气-土壤源热泵机组分别在单纯空气源热泵运行模式、单纯土壤源热泵运行模式、空气-土壤源热泵运行模式下的制冷性能系数、能效比进行了实测比较。空气-土壤源热泵运行模式下的制冷性能系数、能效比较高,有利于改善土壤热平衡。     

长江流域居住建筑不同供暖模式下的负荷特性分析

通过分析长江流域冬季供暖特点,采用建筑环境动态负荷分析软件DeST-h对该地区典型城市重庆居住建筑在连续供暖和间歇供暖2种供暖模式下的冬季逐时热负荷进行了计算,分析了2种供暖模式下的负荷分布特性。连续供暖的热负荷总体水平较低,波动较小,且与室外空气温度呈负相关,而间歇供暖的热负荷波动较大,具体表现为开始阶段热负荷较大,而后迅速降低并稳定。据此进一步分析了该负荷特性对长江流域居住建筑的空气源热泵机组选型及运行调节的影响。分析得出:按照夏季供冷工况进行设备选型,机组名义工况下的制热量能满足连续供暖的最大热负荷需求和间歇供暖稳定阶段的热负荷需求;连续供暖条件下部分负荷率主要分布在25%~75%之间,机组的运行调节可采用定容量压缩机台数控制方式;间歇供暖条件下部分负荷率主要分布在50%~100%之间,建议采用变容量调节方式。     

本刊时讯

国外采用两项先进控制技术提高热泵机组性能1.采用电子膨胀阀除霜循环控制空气源热泵在冬季供热时,室外换热器很容易结霜。因此要保证机组正常运行,必须对室外换热器表面进行除霜处理。     

热泵空调器冬季制热量衰减的试验研究

通过焓差试验台和热泵性能测试系统,对热泵空调器在冬季低温工况下的运行特性进行研究,获得了压缩机吸气,排气压力、蒸发温度、制热量、COP的变化曲线.试验结果表明,室外换热器结霜,压缩机性能降低、换热器前后空气焓差的减小是造成制热量衰减的主要原因;结霜的程度不但与环境气温有关,还受相对湿度的影响;适合定频机正常工作的环境温...     

雾霾气象条件下空气源热泵“误除霜”事故特性的实测研究

针对雾霾气象条件下空气源热泵机组出现的"有霜不除"、"除霜不净"等误除霜事故,本文在北京市供暖初期,对名义制热量为28kW的空气源热泵机组进行了现场测试,从机组运行性能、供热性能等方面,揭示机组在"温和、高湿、雾霾"气象条件下的误除霜特性,并定量分析机组性能降低的程度。实验结果表明,在平均环境温度为3.2℃,相对湿度为78.9%的气象条件下,机组共出现两次"有霜不除"误除霜事故,且每次事故周期均超过15h,在此过程中,机组平均供热量为3.7kW,系统COP仅为2.1,而除霜后,供热量和COP可分别提高86.5%和81%,达到6.9kW和3.8。长时间的"有霜不除"也造成了机组"除霜不净",引发"二次成霜"和换热器"底部冻结"事故。     

华北某城市污水源热泵系统的最优工况分析

通过大量的实验和对实验数据的系统分析,得到华北某城市污水源热泵系统的变工况运行特性以及污水源热泵蒸发换热器换热系数的变化规律。污水源热泵蒸发换热器换热系数的变化特性是污水源热泵系统热工计算的基础;污水源热泵系统的变工况运行特性是评价污水源热泵系统的重要指标．其中主要包括污水温度和输出负荷对机组运行参数的影响。掌握了污水源热泵系统的变工况运行特性。可以得到污水源热泵蒸发换热器和污水源热泵机组的最优运行工况。     

太阳能——地源热泵应用探讨

采用太阳能集热器辅助热源供热时,机组的蒸发温度提高,使得热泵压缩机的耗电量减少,节省运行费用;地源热泵系统可以按照夏季工况进行设计,从而减小了地下换热器的容量,减少了地源热泵地下部分的投资。     

单、双级变频压缩低温空气源热泵制热性能及供暖效果对比分析

分别针对单级压缩、双级增焓压缩转子式低温空气源热泵机组,进行了制热工况性能对比测试。测试结果表明,电辅热关闭时,双级压缩低温空气源热泵机组的COP比单级压缩机组提高22%~40%左右。可见,双级压缩低温空气源热泵制热性能比单级压缩热泵机组有较大提高,是一种经济性较好的辅助热源,可作为我国北方寒冷地区村镇住宅供暖采用清洁能源加低温空气源热泵补热系统的较优组合方案。     

地埋管换热器夏季运行特性实测研究

通过对南京典型办公类、医院类和住宅类建筑中地源热泵系统运行参数进行一个夏季的连续测试,分析这3类不同建筑内地埋管换热器出水温度的变化特性,同时将地埋管出水温度和室外湿球温度进行比较分析.结果发现:实际运行中室外气温、运行工况和建筑负荷特性对地埋管出水温度变化都产生影响,有些地源热泵中地埋管出水温度高出室外湿球温度许多,与空气源热泵相比不具有节能优势.分析了地埋管设计和实际运行中出现的问题并提出建议.     

上海某办公楼地埋管地源热泵系统夏季运行性能分析

通过对上海市某办公楼地埋管地源热泵系统夏季工况的持续监测,研究了该系统的夏季运行特性。结果表明:夏季工况时,该系统在40%负荷率运行时间最长,约占整个夏季工况的22.8%;机组性能系数为3.2~8.4,系统性能系数为0.9~5.2;机组性能系数水平为6(即5.5~6.5)的时间最长,约占整个夏季工况的55.6%;系统能效比水平为4(即3.5~4.5)的时间最长,约占53.4%。此外,通过对监测数据的分析与数学计算得到了描述夏季工况机组性能系数的多元非线性回归模型,相关系数平方值R~2为0.883,该模型可用于同类型地埋管地源热泵系统的性能系数预测。基于回归模型,分析了按照建筑负荷需求设置用户侧出水温度,能较大程度降低机组的耗电量,为地埋管地源热泵系统的设计和运行提供参考。