一种新型的太阳能—空气源复合热泵热水器系统

基于太阳能热利用技术、空气源热泵热水器理论,介绍了一种将太阳能与空气源相结合的双热源热泵热水器系统。该系统可充分利用太阳能加热生活用热水,辅以空气源热泵来满足太阳辐射照度不足时的用热水需求,同时用太阳能辅助加热来解决低温环境下空气源热泵运行工况恶劣的问题。系统充分利用了低品位的太阳能,保证稳定性,又可提高夏季阴雨天气、过渡季节及冬季太阳能热水器的热水温度,对于节约能源和环境保护具有重要意义。     

深圳市空气源热泵辅助太阳能集中热水系统能耗分析及运行优化

为降低深圳市高层住宅集中式太阳能热水系统的能耗损失及运营成本,以某小区空气源热泵辅助太阳能集中热水系统为例进行能耗分析,进而对系统运行模式进行合理优化。通过实地调研提出目前深圳市集中式太阳能热水系统使用中存在的问题,分析系统单位热水能耗的组成,从能量平衡和能量转化的理论出发确定了热水用量、热水设定温度、系统热损失、集热系统集热效率和热泵机组热效率五个主要的影响因素。对深圳市某小区空气源热泵辅助加热太阳能热水系统进行运行监测,对比了模拟计算的系统能耗和实际能耗,并对系统的运行提出了优化建议。     

太阳能热泵系统分析

介绍了某学校食堂太阳能热泵系统与蒸汽采暖方式比较进行分析,对太阳能系统、空气源热泵系统作了详细的介绍,包括运行原理,工作流程,以及改造后带来的经济效益和社会效益作了分析。     

不同热泵空调技术的对比

介绍了热泵技术的原理及分类,分别对空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵、太阳能热泵空调系统的运行原理、特点、存在的问题及改进方法进行了分析;总结对比了这四种空调方式的优缺点,为不同地区选用热泵空调机组提供了参考依据。结论指出,通过合理热泵空调形式的应用,可以大大节约空调能耗,为我国节能减排工作做出重大贡献。     

低温热泵用涡旋压缩机性能的试验研究

制定低温热泵用涡旋压缩机试验方案,对研制的原型机进行性能测试。试验结果表明：在冷凝温度不变的情况下,随着蒸发温度的降低,原型机的制热量有所减少,但减少的速度低于普通热泵系统用涡旋压缩机;压缩机的电功率有所增加,但增加的幅度不大,且压缩机的排气温度也有所降低,故在低温工况下采用准二级压缩热泵用涡旋压缩机比采用普通热泵用涡旋压缩机可以更有效地提高空气源热泵的低温制热性能,是寒冷地区用小型空气源热泵比较适宜采用的压缩机。     

不同热泵空调技术的对比

介绍了热泵技术的原理及分类,分别对空气源热泵、水源热泵、土壤源热泵、太阳能热泵空调系统的运行原理、特点、存在的问题及改进方法进行了分析;总结对比了这四种空调方式的优缺点,为不同地区选用热泵空调机组提供了参考依据。结论指出,通过合理热泵空调形式的应用,可以大大节约空调能耗,为我国节能减排工作做出重大贡献。     

基于太阳能光伏光热组件的双热源热泵机组的实验研究

本文基于太阳能光伏光热一体化系统,设计出应用太阳能光伏光热及空气源的双热源热泵机组。使热泵与太阳能光伏光热组件结合组成太阳能热泵系统,利用太阳能光伏光热组件(PV/T)内循环水及空气源的能量制取生活热水,同时降低太阳能光伏光热组件内循环水的温度,从而降低太阳能光伏板的温度。通过实验测得机组在水冷蒸发侧进水温度20℃,热水出水温度50℃的额定工况下,制冷量为2.855 k W,制热量为3.594 k W,COP为3.6。机组在水-水工况及水-风工况下运行的节能性研究结果表明,相对于单一空气源热泵,双热源热泵机组在满足家庭用生活热水需求的前提下,利用热泵技术回收太阳能光伏光热的热量制取生活热水节能性显著。     

空气源热泵供热参数特性实验研究

为了提高空气源热泵的供热性能,搭建了空气源热泵性能测试系统,进行了不同运行工况下的热泵性能测试研究,研究分析了冷冻水流量、节流阀开度,压缩机频率对热泵机组制冷量与制热量的影响.结果表明:一开始制热量、制冷量随冷冻水流量的增加而增加,当冷冻水流量超过一定范围时,此时压缩机吸排气压小,导致了制冷剂流量下降,从而造成制热量、...     

太阳能-空气源复合热泵性能研究

为提高空气源热泵的低温适用性,通过在焓差试验室设定工况条件下进行试验,研究标准工况下3种太阳能热水温度与7种风机频率对太阳能-空气源复合热泵机组制热性能的影响。试验结果表明,在20 Hz变化到50 Hz风机频率的工况下,随着蒸发器通入太阳能热水水温的升高,机组制热量增加越明显,当通入30℃太阳能热水时,机组制热量比单一空气源热泵制热量平均可增加24.4%。通过不同环境工况下无太阳能热水与利用20℃太阳能热水条件的制热量对比,结果表明,随着环境温度降低,太阳能热水作用越明显。利用20℃热水时,在7种风机频率工况下,制热量平均增加23.3%。     

低温热泵用涡旋压缩机性能的试验研究

设计了一个低温热泵用涡旋压缩机试验方案,对研制的原型杌进行了全面的性能测试.试验结果表明:在冷凝温度不变的情况下随着蒸发温度的降低,原型机的制热量有所减少,但减少的速度低于普通热泵系统用涡旋压缩机;压缩机的电功率有所增加,但增加的幅度不大,且压缩机的排气温度也有所降低,故在低温工况下应用准二级压缩热泵用涡旋压缩机比普通热泵用涡旋压缩机可以更有效地提高空气源热泵的低温制热性能,它是寒冷地区使用的小型空气源热泵比较适宜采用的压缩机.     

太阳能辅助空气源跨临界二氧化碳热泵热水与空调系统初探

提出一种结构与控制均非常简单的太阳能辅助空气源跨临界CO2热泵空调热水系统，包括太阳能集热系统、CO2热泵系统以及室内室外换热系统；针对不同气候条件，可采用制热、制冷、热水、制热十热水、制冷十热水五种运行模式，实现热水和空调两大功能，具有节能环保的优点。     

太阳能辅助集热型水源热泵设计及特性分析

水-水源热泵机组在冬季温度较低的条件下运行一段时间后,会出现制热性能下降并频繁转入保护工况现象。为改善水-水源热泵性能,在负荷匹配的情况下提高其经济性,设想在原热泵系统中增设太阳能辅助集热装置。简要介绍太阳能辅助集热型热泵系统的形式和组成,包括太阳能集热器形式选择、贮热水槽的要求等,同时着重进行冬季供暖工况的热力设计计算。设计计算表明,冬季供热循环时增设太阳能辅助系统之后供热系数有较大提高。在夏季只需将太阳能集热系统与制冷系统分离,即可作生活热水系统使用。     

Modelling the performance of a transcritical CO2 heat pump for high temperature heating

A prototype transcritical CO₂ heat pump was constructed for heating water to temperatures greater than 65°C while providing refrigeration at less than 2°C. The heating capacity was 115 kW at an evaporation temperature of +0.3°C and a hot water temperature of 77.5°C, with a heating coefficient of performance (COP) of 3.4. Performance data is presented for each of the compressor, the gas cooler, and the recuperator as well as for the overall heat pump system. Equipment performance data was incorporated into a computer model to enable parametric investigations of heat pump performance. Model predictions showed that the hot water temperature could be increased from 65 to 120°C with a relatively small reduction in heating capacity and heating COP of 33 and 21%, respectively. Model predictions also highlight the potential for significant capacity improvements by eliminating the recuperator in favour of a larger gas cooler.     

三用型水源热泵系统的设计实例

旅馆、酒店和会所,夏季需要制冷,冬季需要供热,全年需要生活热水,采用水源热泵系统,对部分机组的冷凝温度加以调整,该系统一机三用,夏季制冷、冬季取暖,一年四季制备生活热水,夏季制冷的同时制备生活热水,即免费制备热水,该系统比常规水源热泵系统更加节能;以大连长兴岛高尔夫球场会所空调、采暖、生活热水三用型水源热泵系统为例,根据空调、采暖、生活热水负荷,配备了三台水源热泵机组,分析了空调、采暖、生活热水三用型水源热泵工作原理;夏季空调制冷,制备生活热水,COP值达到5.72,过渡季制备生活热水、冬季空调采暖和制备生活热水的COP值达到3.75,有较大的节能效益。     

Simulation model for complex refrigeration systems based on two-phase fluid network – Part II: Model application

A simulation model of complex refrigeration system based on two-phase fluid network is developed in part I of the paper [Shao, S.Q., Shi, W.X., Li, X.T., Yan, Q.S., 2008. Simulation model for complex heat pump systems based on two-phase fluid network – part I: model development. International Journal of Refrigeration 31 (3), 490–499.]. One same fluid network is used in the model to describe the refrigeration system in different operating modes with the method of the factual and fictitious branches. When there are many heat exchangers with concurrent cooling and heating, the traditional models are not able to define the flowing directions. The developed model, however, whether the initial flowing direction of the connecting branches is right or not, is able to predict the flow and heat transfer. Three typical complex refrigeration systems such as the multi-unit inverter air conditioner, heat pump with domestic hot water and multi-unit heat pump dehumidifier are simulated with the developed model as demonstrations on how to use it. The model can evaluate the influences of one or more parameters on the system performance, which can be used for the optimization of the system by all-condition performance analysis. It is shown that the two-phase fluid network model is effective and convenient for the simulation of different complex refrigeration system, especially for performance analysis, system evaluation, and optimization based on the performance prediction.     

Simulation model for complex refrigeration systems based on two-phase fluid network – Part I: Model development

Some complex refrigeration and heat pump systems with several condensers and evaporators have been developed for different kinds of application. Traditional simulation models were developed for systems in certain operating modes and they failed in modeling the complex refrigeration systems with uncertainties of heat exchangers function and refrigerant flowing direction. In order to predict the performance of complex refrigeration systems, a simulation model is presented based on the two-phase fluid network. The model is consisted of distributed-parameter model of heat exchangers and connecting tubes, map-based model of inverter compressor and electronic expansion valve (EEV). Based on the characteristic of refrigeration system and fluid network, the three conservation equations, i.e. energy, momentum and mass equations, are solved iteratively. This model can deal with the uncertainty of refrigerant flow direction by separating the solving process of the components and the fluid network model, and therefore can simulate different kinds of complex refrigeration systems in different operating modes and conditions. The model is validated by the experimental data of an inverter air conditioner in heating/cooling operating modes and it shows the error of the model is mainly determined by the error of submodels of components in calculating heat transfer and pressure loss. The model is applied for performance analysis of three kinds of complex refrigeration systems in the accompanying article [Shi W.X., Shao, S.Q., Li, X.T., Yan, Q.S., 2008. Simulation model for complex heat pump systems based on two-phase fluid network: part II – model applications, International Journal of Refrigeration 31 (3), 500–509.].     

空气源热泵耦合太阳能及余热用于升压站供暖的研究

风电场、光伏发电站等工程的升压站,一般远离集中热源,冬季多采用“电暖气+热水器”的传统方案,能源利用效率低,增加了电能消耗,降低了项目收益。提出“空气源热泵耦合太阳能及余热”的供暖方案,为升压站提供了可靠的热源,并提高了能源利用效率,降低了运行费用。升压站内电气设备间有大量的40℃左右的排风,可以作为空气源热泵的低温热源,解决了空气源热泵低温时效率低的弊病;空气源热泵生产出热水,并设置太阳能热水器进一步提高水温满足供暖要求;设置单独的蓄热水箱适应供暖负荷变化并解决一部分生活热水需求。以北京某风电场工程为例,阐述了这一系统的优缺点以及推广的必要性和可行性。分析表明,在最冷时该系统仍可以高效、稳定的运行,投资回收期短,为寒冷地区空气源热泵的应用提供了参考依据。     

一种采用R32的三联供系统

介绍一种带热水功能的R32热泵系统的专利技术及其实验研究与用户体验,该技术采用的制冷剂系统结构比传统的风冷热泵增加1个显热回收换热器,热水系统结构与传统的相比增加1个水路三通阀,其中热水箱含内置换热盘管,盘管内走循环加热水;能够实现单制冷、单制热供暖、制冷部分热回收、单制热水和制热同时制热水等5种运行模式;将R32排气温度高的缺点转化为优点,夏季可以得到75℃的热水,冬季可以得到85℃的热水,提高热水箱的使用效率。     

生活浊水热泵热水器性能的试验研究

针对目前生活、洗浴热水的需求不断上涨以及生活洗浴热水废水热存在巨大浪费的现状,介绍了一套新型的回收废水热的热泵热水器及其主要的设备构成.通过对该试验机组进行相关的试验研究,得到组合分离式热管蒸发器废热回收热量与污水质量流量、污水进口温度的变化关系;热泵平均制热量与污水质量流量、污水进口温度变化关系;压缩机吸排气压力及其功率随出热水温度的变化曲线;出热水温度与时间的变化曲线;系统能效比随出热水温度的变化,其平均能效比达到了3.01.与传统的电热水器、燃气热水器以及电辅助加热的热水器产品相比更节能环保.     

混合工质回热式大温跨供热热泵循环的理论分析

物料干燥、印刷、印染纺织、电镀等领域普遍需要65～100℃的热源供应,常规热泵技术难以实现。本文充分利用非共沸混合工质相变过程中的大温度滑移,实现与水侧更好的热当量匹配,提出一种混合工质回热式大温跨热泵循环,建立了热力学模型,分析了运行压力、混合工质组分、环境温度、出水温度等关键参数对系统性能的影响,基于遗传算法优化了系统吸排气压力和工质配比,结果表明:混合工质回热式热泵可在常规空调压缩机的正常工况内运行,在环境温度为25℃、入水温度为15℃、出水温度为90℃时,系统理论COP最高可达5. 5,与同工况下CO₂跨临界热泵性能相当。