回收余热的空气源热泵热水器的性能模拟及试验研究

空气源热泵机组在较低的环境温度时,会出现结霜、制热量下降等问题.而余热空气源热泵系统以40℃低温余热作为低温热源,不仅避免了结霜、制热量下降等问题,而且回收了低温余热资源.通过构建空气源热泵系统的数学模型,揭示余热流量、温度及冷水温度对系统性能的影响规律,并搭建试验平台验证数学模型的结果.结果显示,在热风温度为45℃、风量为4500 m3/h时,系统的各项性能指标参数达到最佳值;随冷水温度的升高,系统性能系数(coefficient of performance,COP)的变化不明显;在冷水温度为10℃时,压比的偏差最大值为12.5％.回收余热的空气源热泵系统的性能模拟结果为低温余热的回收利用提供了一定的理论指导.     

变片距换热器空气源热泵机组结霜特性分析

为了比较变片距与等片距室外换热器空气源热泵冷热水机组的性能,在质量守恒、能量守恒的条件下建立系统动态模型,利用数值模拟对变片距与传统换热器的空气源热泵运行特性比较.仿真结果表明,在入口空气参数和初始蒸发温度相同的条件下,变片距换热器空气源热泵机组运行时蒸发温度、冷凝温度、制冷剂流量、水侧换热量、出水温度均大于等片距换热器空气源热泵机组,从而使得机组供热性能系数提高,并有效延长了换热器结霜周期.     

双级空气源热泵热水器系统性能分析

为研究双级空气源热泵热水器运行参数对其性能的影响,采用稳态仿真的方法对双级压缩热泵系统进行仿真模拟,建立了各部件模型,并对中间冷却器建立模型,采用R134a作为制冷剂。结果表明:系统性能系数(COP)和制热量随环境温度的降低而减小,在同一蒸发温度下随冷凝温度增高而减小;单、双级系统在环境温度5℃以上时应进行切换,低于-20℃时不宜于运行。     

空气源热泵热水器实验研究

空气源热泵热水系统利用空气作为低温热源制取热水,是可持续发展的技术之一.以系统的COP值作为指标,比较额定制水量、水温和环境温度对实验系统的经济性能的影响.对实验数据分析,删除无关点,再利用最小二乘的数学方法,进行数值分析可知:空气源热泵热水器系统COP值会随着额定制水量的升高而增加;随着水温提高而减小;随着环境温度的提高而增加,但是影响COP值变化的幅度并不一样,水温对空气源热泵热水机组的COP值的影响较大,环境温度次之,而额定制水量影响最小.     

空气源热泵热水器实验研究

空气源热泵热水系统利用空气作为低温热源制取热水,是可持续发展的技术之一。以系统的COP值作为指标,比较额定制水量、水温和环境温度对实验系统的经济性能的影响。对实验数据分析,删除无关点,再利用最小二乘的数学方法,进行数值分析可知：空气源热泵热水器系统COP值会随着额定制水量的升高而增加;随着水温提高而减小;随着环境温度的提高而增加,但是影响COP值变化的幅度并不一样,水温对空气源热泵热水机组的COP值的影响较大,环境温度次之,而额定制水量影响最小。     

土壤源热泵空调系统的性能模拟分析

以上海某小型办公楼为例,用DEST模拟出了该建筑全年累计冷热负荷和逐时冷热负荷的需求,采用集中参数的方法建立能耗模拟模型,分别模拟出空气源热泵和土壤源热泵空调系统的能效。反映出一定条件下热泵空调系统能效随系统负荷变化等条件改变的变化趋势,得出土壤源热泵空调系统较空气源热泵系统具有系统性能系数（COP）高、运行稳定、受外部气候条件干扰小的结论。     

空气源热泵用于寒冷地区供热的性能分析

选取张家口地区某高校办公室,对空气源热泵空调供暖运行情况进行实时监测,获得空气源热泵在不同运行工况下COP值和耗电量,分析空气源热泵的性能.在整个供暖季大部分时间段测得COP值为2.3左右,最寒冷的时间段测得COP值为1.4左右,平均每天耗电量50.94KW·h.在供暖季大部分时间段供暖效果较好,室内温度比较均匀并且节能,能够满足供暖需求.     

地源热泵系统长期运行特性的实验研究

针对一个3715 m2地源热泵系统,进行了系统运行特性的长期测试实验。结果表明,长期运行条件下,热泵机组平均COP分别为3.55(冬季)和2.80(夏季),冬季工况和夏季工况的系统COP分别呈递增和递减趋势,且变化规律可表述为指数形式。与冬季工况相比,夏季工况的系统COP波动较大,而且在初始阶段存在一个峰值。     

含规模化空气源热泵的电网稳定性分析与风险评估

针对大量空气源热泵同时启动时,会对电网造成冲击并影响电网安全稳定运行的问题,提出了一种基于非序贯蒙特卡洛模拟的评估方法.基于对定频空气源热泵和变频直流空气源热泵启动特性的研究,使用非序贯蒙特卡洛方法和风险理论模拟并分析了规模化空气源热泵启动时电网的稳定特性和电网风险.对某村落低压配电网的算例研究结果表明,提出的评估方法能有效评估含规模化空气源热泵启动时电网的稳定性和风险指标,为规模化空气源热泵对电网稳定带来的影响提供了有效的分析手段.     

小型污水源热泵系统运行实验研究

介绍了小型污水源热泵系统实验装置在冬季供暖运行和夏季制冷运行实验情况,测试了运行工作时实验系统的COP、污水温度变化情况、室内外温度变化情况和冷凝器和蒸发器进出口温度变化情况以及其他各种参数。实验结果表明,该小型污水源热泵系统具有较高的COP和良好的使用性能,节能效果十分显著。     

某药厂污水源热泵系统的模拟与分析

工业污水是一个优良的引人注目的低温余热源,在整个采暖期,水温波动不大,是水/水热泵或水/空气热泵的理想低温热源.采用污水热泵系统,可将工业污水作为提取和储存能量的基本源体,通过水源热泵来实现对建筑物冬季供热和夏季制冷.以哈尔滨某药厂的污水排放情况为例,采用计算机模拟,得到采暖季不同运行条件下,机组的主要特性(制热量Qc、输入功率N、制热性能系数COP)随各种条件变化的规律,显示出良好的节能性和经济性.     

Research trend of cascade heat pumps

Most commercial and industrial facilities require very low temperatures for refrigeration and high temperatures for space heating and hot water purposes. Single stage heat pumps have not been able to meet these temperature demands and have been characterized by low capacities and coefficient of performance(COP). Cascade heat pump has been developed to overcome the weaknesses of single stage heat pumps. This study reviews recent works done by researchers on cascade heat pumps for refrigeration, heating and hot water generation. Selection of suitable refrigerants to meet the pressure and temperature demands of each stage of the cascade heat pump has been discussed. Optimization of design parameters such as intermediate temperature(low stage condensing and high stage evaporating temperatures), and temperature difference in the cascade heat exchanger for optimum performance of the cascade heat pump has been reviewed. It was found that optimising each design parameter of the cascade heat pump is necessary for maximum system performance and this may improve the exergetic efficiency, especially of cascade refrigeration systems, by about 30.88%. Cascade heat pumps have wider range of application especially for artificial snow production, in the supermarkets,for natural gas liquefaction, in drying clothes and food and as heat recovery system. The performance of cascade heat pumps can be improved by 19% when coupled with other renewable energy sources for various real time applications. Also, there is the need for much research on refrigerant charge amount of cascade heat pumps, refrigerant-refrigerant heat exchangers to be used as cascade heat exchanger, cascade heat pumps for simultaneous cooling, heating and hot water generation and on the use of variable speed compressors and their control strategies in matching system capacity especially at part load conditions.     

太阳能微通道分离式热管供暖系统实验研究

以太阳能微通道分离式热管供暖系统为研究对象,通过实验与理论的方法研究了其在可观太阳辐射强度时的供暖性能. 结果表明:系统的供热量、供热效率、上汽管和下液管压力、微通道散热器的压降及壁温、实验房间温度均受太阳辐射强度影响较大,受室外温度影响较小,且其变化较太阳辐射强度均存在约15 min的时间延迟. 此外,晴天或晴间多云时,在光强较大的10:00至15:00之间,该系统单独运行即可满足室内供暖需求,且系统压力在0.4～0.8 MPa之间变化; 微通道散热器平均压降范围为2.1×10³～5×10³ Pa; 微通道散热器平均壁温最低为20.7 ℃,最高可达38.4 ℃; 系统平均每秒供热量最低为343.7 J,最高可达424.1 J,室内温度始终可维持在18.3～26.7 ℃之间; 系统平均供暖效率在30.4%～45%之间. 此外,系统中除冷凝器风机消耗少量电能外,并无其他动力设备,故其COP理论上无限大,是一种节能效果显著的辅助供暖系统.     

R410A直膨式太阳能热泵热水器性能研究

为了研究各种参数对以R410A为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统的性能特性的影响,在建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型,以及系统制冷剂充注量模型的基础上,编制了系统性能模拟程序,以电子膨胀阀进、出口焓值和制冷剂充注量为迭代判据进行求解.在太阳能集热/蒸发器出口过热度维持不变的条件下,模拟分析了环境参数、运行参数和结构参数对热水加热时间、集热器集热效率和系统性能系数（COP）的影响特性.模拟结果表明：太阳辐射强度和环境温度的升高可显著提高系统性能系数,并缩短热水加热时间|压缩机转速的提高使得系统性能系数降低,但可有效缩短热水加热时间|水箱容积的变化对系统性能系数影响很小|适度增加集热面积可提高系统性能系数.     

地源热泵制热性能实验研究

采用实验的方法研究上海市松江区地源热泵机组制热性能．研究地源热泵机组的出水温度、负荷侧、地埋管侧水流量参数变化和制热性能变化规律．实验结果表明：在地源热泵机组制热工况启动过程中,平均制热量为17．1kw,制热性能系数（COP）平均值为4．27;3口90m地埋管井吸热量平均值为13．8kw,不同深度土壤温度降低了2．5～5℃．     

Energy efficiency performance of multi-energy district heating and hot water supply system

A district heating and hot water supply system is presented which synthetically utilizes geothermal energy, solar thermal energy and natural gas thermal energy. The multi-energy utilization system has been set at the new campus of Tianjin Polytechnic University (TPU). A couple of deep geothermal wells which are 2 300 m in depth were dug. Deep geothermal energy cascade utilization is achieved by two stages of plate heat exchangers (PHE) and two stages of water source heat pumps (WSHP). Shallow geothermal energy is used in assistant heating by two ground coupled heat pumps (GCHPs) with 580 vertical ground wells which are 120 m in depth. Solar thermal energy collected by vacuum tube arrays (VTAs) and geothermal energy are complementarily utilized to make domestic hot water. Superfluous solar energy can be stored in shallow soil for the GCHP utilization. The system can use fossil fuel thermal energy by two natural gas boilers (NGB) to assist in heating and making hot water. The heating energy efficiency was measured in the winter of 2010-2011. The coefficients of performance (COP) under different heating conditions are discussed. The performance of hot water production is tested in a local typical winter day and the solar thermal energy utilization factor is presented. The rusults show that the average system COP is 5.75 or 4.96 under different working conditions, and the typical solar energy utilization factor is 0.324.     

潜热蓄热对太阳能-土壤源热泵系统影响

为提高太阳能-土壤源热泵系统在整个供暖期性能系数,提出带有潜热蓄热装置的太阳能-土壤源热泵供暖系统,并对该系统在哈尔滨地区的运行特性进行动态数值模拟,分析潜热蓄热装置对系统在整个供暖期运行性能的影响.由模拟分析可知,相变蓄热装置在系统的运行中起到重要的作用,使整个系统的运行更加灵活、高效、稳定.系统在整个供暖季的平均供暖性能系数为3.82,在供暖季的前期和末期,系统的日平均供暖性能系数较高,最高可达12.89.     

Performance analysis of a single-stage scroll compressor used in a drying heat pump over a wide condensing temperature range(30–80°C)

This study presents the performance of a new single-stage scroll compressor used for the heat pump drying of thermally sensitive materials over a wide temperature range.The performance of the new compressor was predicted by an ARI standard 540map-based compressor model and verified by a semi-open drying heat pump system constructed for this purpose.A comparison of the experimental data with the predicted data proved that the new scroll compressor used in the drying heat pump works well,can supply a wide range of condensing temperatures(30–80°C)(without auxiliary heating),and has a minimum coefficient of performance(COP)above 2.0,even in the worst condition.     

太阳能辅助加热土壤源热泵系统理论分析

土壤源热泵在冬季运行一段时间之后,存在工作温度降低的工况。为提高土壤源热泵的性能,在负荷匹配的情况下增加其经济性,本文提出了一种太阳能辅助加热方法。通过冬季供暖工况的理论分析得到供热系数与埋管进出口温度、空调供热负荷的关系。得出在增设太阳能辅助系统之后热泵供热系数能有较大提高的结论。     

分布式热泵调峰型热电联产烟气余热回收系统评价

为尽可能地提高燃气供热能力,分布式热泵调峰技术在热力站处二次网侧采用热泵进行供热调峰,同时利用热泵原理降低一次网回水温度,为热源处低温余热回收创造有利条件,进而提高系统供热效率.为了评价分布式热泵调峰技术在集中供热系统中的可行性和应用效果,以一套二拖一大型9F级燃气蒸汽联合循环背压供热机组为例,对分布式热泵调峰型燃气热电联产烟气余热回收供热系统和常规燃气锅炉调峰供热系统在设计工况及运行工况下进行比较.在系统输入燃气量不变的前提下,新系统较低的回水温度有利于回收更多的烟气余热,在提高系统供热能力、降低供热能耗方面具有优势.节能性和经济性分析表明,该系统供热能耗降低6%,动态增量投资回收期为3.1 a,可实现良好的节能、环保和经济效益.