四种跨临界CO2压缩式热泵系统的热力性能研究

CO2是具有很大潜力的天然替代工质之一,CO2跨临界循环放热过程中具有较大温度滑移,与水侧温升过程相匹配,因此适合用于热泵热水器系统。国内外学者提出了许多提高跨临界CO2循环效率的方法,其中包括引入回热器、喷射器等设备,从不同角度对比分析在常规跨临界CO2热泵系统中引入回热器、喷射器后系统的性能变化。本文在前人工作的基础上,建立相关热力学计算模型,并进一步对四种不同形式的跨临界CO2热泵系统（常规跨临界CO2热泵系统（TCHS）、带回热器的跨临界CO2热泵系统（TCHSI）、带喷射器的跨临界CO2热泵系统（TCHSE）及带喷射器与回热器的跨临界CO2热泵系统（TCHSEI））的性能进行研究,对比分析排气压力一定的情况下四种循环的热力性能;从最优排气压力的角度出发,分析对比不同系统中气冷器出口温度变化对系统最优排气压力和制热系数的影响,以及喷射器等熵效率对系统性能的影响。以上研究为CO2压缩式热泵系统的实用化进展奠定良好的理论基础。     

跨临界二氧化碳制冷系统优化方案的研究综述

跨临界二氧化碳(CO₂)制冷循环系统因其节能环保的优势受到国内外专家学者的广泛关注,对该系统的研究在近些年取得了重要进展。介绍了 CO₂制冷剂的环境优势与应用方式,阐述了跨临界CO₂制冷循环系统的基本结构,总结了现有系统的四种优化方案：在系统中增设回热器、利用膨胀机代替节流阀、在系统中增设喷射器和采用双级压缩循环方式,随后分析了各种方案的工作原理及特点,并介绍了每种方案的现有研究内容。CO₂ 为一种非常具有发展潜力的制冷剂,对其跨临界制冷循环系统进行优化可有效的提升系统的制冷系数(COP),有利于充分发挥系统的节能环保优势,从而促进该类型系统的推广应用。     

水冷式跨临界CO2商用热泵热水器实验研究

介绍了一种以水为冷却介质的带同热器的跨临界CO2商用热泵热水器实验系统.根据实验数据拟合了压缩机的等熵效率和容积效率公式,并依据相应的国家标准对实验系统进行了"一次加热"方式和"循环加热"方式多个工况的循环性能实验研究.实验结果表明,按照"循环加热"制取热水时,在出水温度为55℃和65℃,系统平均制热COPh值分别达2.14到和2.08;按照"一次加热"方式制取热水时,名义工况下出水温度85℃时制热COPh值为2.82,最大负荷工况下出水温度65℃时制热COPh值为3.68.冷却水进水温度越高,系统效率越低,因此热泵热水器系统更适合于"一次加热"供水系统.     

膨胀机与喷射器跨临界二氧化碳循环比较研究

减少跨临界二氧化碳热泵循环高压截流损失的方案主要有膨胀机和喷射器两种。建立了跨临界二氧化碳节流阀循环模型、膨胀机循环模型和喷射器循环模型。研究了在典型的家用热泵热水器工况下采用不同循环时,气体冷却器工质进出口温度对循环性能和高压侧压力的影响。研究结果表明,气体冷却器工质出口温度低于40℃时,膨胀机循环效率高于喷射器循环;气体冷却器工质出口温度高于40℃时,膨胀机循环效率低于喷射器循环;膨胀机循环与截流阀循环的高压侧压力相同,低于喷射器循环。     

跨临界CO2双节流阀热泵系统的实验研究

介绍了一种带有双节流阀和平衡储液器控制装置的跨临界CO2热泵系统实验台,针对系统相对功率影响指数和相对制冷系数影响指数进行量化分析,论证了回热器对跨临界CO2热泵系统性能的影响。结果表明:在高压侧压力为10MPa以上,蒸发温度在0℃以下时,带回热器的系统功率相对较低。而蒸发温度在5℃以上,无回热器的系统性能系数将提高3%至5%。这种新的带有双节流阀和平衡储液器控制装置可有效平衡系统高、低侧压力波动对性能的影响。研究结果为跨临界CO2热泵的开发提供了实验依据。     

家用二氧化碳热泵热水器跨临界系统压力安全设计概要

讨论采用跨临界二氧化碳家用热泵热水器制冷系统的压力安全特性,根据ISO／CD5149．2：2007的规定,简要归纳压力安全设计要求,包括设计压力确定、结构要求、强度试验、安全措施以及保护装置设置等。     

太阳能热水系统与跨临界二氧化碳热泵系统双向优化组合

太阳能是可再生能源。它资源丰富,既可免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。为了促进节能与环境保护,太阳能热水系统已得到广泛应用。二氧化碳作为制冷工质具有一些独特的优势:环境友好物质(ODP=0,GWP=1),无回收问题;良好的安全性和化学稳定性;具有与制冷循环和设备相适应的热力学性质;具有良好的输运和传热性质。与常规制冷剂相比,二氧化碳跨临界循环的压缩比较小,约为2.5～4.0。介绍一种太阳能热水系统与跨临界二氧化碳热泵系统的组合系统,包括太阳能热水系统,二氧化碳热泵系统。针对不同气候条件,本系统分别采用制冷、热水、制热运行模式,从而实现热水、空调与热泵三大功能。     

二氧化碳跨临界循环的比较分析

介绍了二氧化碳的热物理特性，理论分析了二氧化碳跨临界循环。在讨论基本理论循环的基础上，研究了带回热器的循环、带膨胀机的循环、既带回热器又带膨胀机的循环。同时，比较了各种循环的性能系数，发现在各种循环中都存在一个最佳的排气压力使得系统的性能系数达到最大值，并且带膨胀机的循环是性能系数最优的循环。     

跨临界循环二氧化碳在热泵型热水器中的应用研究

CO2是一种无毒、不燃烧的天然气体。它对大气臭氧层没有破坏作用,温室效应也较小。CO2在超临界下运行,与传统制冷剂相比有其明显的特点。实验表明,在自来水的进水水温8℃,出水水温60℃,蒸发温度0℃的条件下,用CO2作制冷剂的热泵型热水器供热系统的COP值可达到4．3。系统以周围空气为热源时,全年的运行平均供热COP值可以达到4．0,与传统的电加热或者燃煤系统相比,可以节省75％的能量。通过对运行的调节,再加上较高的压缩机效率以及CO2自身自辞的倍执件后,糟们可以获得高的COP值。     

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。     

跨临界二氧化碳热泵热水系统气冷器的仿真分析

建立了跨临界二氧化碳热泵热水系统中的气体冷却器模型，对管内二氧化碳和水侧的流动和传热进行了数值仿真；并运用该模型分析了系统运行时各有关参数对换热器性能的影响，并结合最优排气压力，研究使系统高效运行的方法，为气冷器的优化设计提供了基础。     

跨临界CO2热泵热水系统试验研究

对跨临界CO2水-水热泵多种工况的循环性能进行试验研究,获得一系列试验数据。试验结果表明,1）跨临界CO2热泵循环在高温热泵领域可得到高于常规热泵系统的制热系数;2）降低气体冷却器出口温度,提高蒸发温度,选择最佳的高压侧压力可有效提高系统的制热系数。最后根据试验结果为今后CO2热泵流程设计提出一些建议。     

跨临界CO2热泵热水器系统的试验研究

介绍带回热器的跨临界CO2热泵热水试验系统。通过改变气冷器水流量对跨临界CO2水-水热泵多种工况的循环性能进行试验研究,获得一系列试验数据。试验结果表明:跨临界CO2热泵循环可获得比常规工质要高的出水温度;增加气冷器水流量可有效提高系统的制热系数。     

R32空气源热泵热水器的实验研究

为了解 R32 和 R410A 制冷剂应用于空气源热泵热水器时的性能优劣,采用同轴套管换热器与空调室外机组相匹配,使用电子膨胀阀作为节流装置,在国标GB/T 23137-2008 规定下实验测试 R32 和R410A 在同一套空气源一次加热式热泵热水器样机上的性能.实验结果表明,R32 的充注量仅为 R410A 充注量的74%左右;在各种实验条件下,R32 空气源热泵热水器的能效比不低于 R410A 系统;在3℃低温环境下,R32 样机的性能系数提高31.1%,但排气温度达到101.9℃.不利于 R32 制冷剂在低温条件下的应用;因容积制热量较大,在相同设计能力下 R32 压缩机的排气量可以比 R410A 系统降低4.5%.     

CO2热泵热水系统试验研究

为了提高CO2热泵热水系统效率,针对CO2热泵系统跨临界循环特性,采用试验方法研究系统高压压力及回热循环对系统效率的影响。试验结果表明：系统排气压力对循环效率有显著影响,不同工况存在不同的最优压力;采用回热循环能够明显提高系统的制热能力和能效,系统能效最高可提高11%。同时,给出关于CO2热泵热水系统设计的一些参考建议。     

R290空气源热泵热水器的试验研究与对比

为了研究R290和R22在空气源热泵热水器上的性能,试验样机采用一套同轴式套管换热器（与某空调室外机组相匹配连接）和1个电子膨胀阀（安装在2个换热器之间）,根据国标GB/T23137—2008测试R290和R22在该样机上一次性加热热水的各种性能。试验结果表明,R290的充注量仅为R22的42%~46%;在各种试验条件下,R290的能效比不低于R22的,压缩比低且排气温度更低;R290压缩机排量需要比R22系统提高15.4%。     

以毛细管为节流装置的CO_2小型热泵热水器实验研究

介绍以毛细管为节流装置跨临界CO2热泵热水试验系统。实验研究了不同气冷器进水温度下系统的COP及其变化、气冷器沿管长水温温升梯度变化。分析了不同环境温度下制冷剂充注量对系统高压侧压力的影响。可以得出:以毛细管做节流装置也可以得到较高的COP;气冷器水温在高温CO2进口段温升幅度最大;系统对环境温度的变化很敏感,环境温度较低时要想得到合适的高压侧压力,制冷剂的充注量要比环境温度高时多。