污水源热泵机组冬季运行工况实测与分析

以采用城市原生污水为热泵冷热源的北京悦都大酒店的热泵机组为研究对象,测试了机组的污水进出口温度,蒸发器侧、冷凝器侧的进出口温度争压缩机的耗电量,根据测试数据考察了热泵机组在以城市污水为热源时的工作性能.测试期间机组运行稳定,冬季的平均制热性能系数COP为3.71,测试分析结果可供污水源热泵系统的设计和工程应用参考和借鉴.     

双热源热泵制热水与供暖性能诊断

通过对3种热泵供暖性能系数(COP)比较可知,太阳能热泵供暖COP值比空气源热泵高.运用试验分析和理论计算发现压缩机电效率随压缩机压缩比的增加呈线性下降规律,并直接导致双热源热泵系统制热水性能系数(COP)偏低,当热水温度超过时,COP值甚至＜1.通过对系统供暖试验数据的拟合得到2个表征双热源热泵系统供暖性能优劣的数学模型,试验和模型都显示出当蒸发器进口水温为28℃左右时,系统供暖COP值最大,而当蒸发器进口水温偏离该值时,COP值都会下降.对双热源热泵系统制热水和供暖的不可逆程度分析发现当压缩机压缩比ε=3.4时,系统运行更接近可逆过程,即系统运行最佳,压缩比偏离该值会导致系统不可逆损失增加.     

株洲地区热源塔热泵冬季供暖实测及分析

本文通过对株洲市某实际工程所采用的热源塔热泵系统进行测试分析,探索其在特定室外气象参数下的热湿交换效果及热源塔热泵在株洲地区是否适用。实测分析得出该热泵机组的主机冬季制热性能系数COP为3.61~5.19,系统冬季制热综合性能系数SEER为1.84~2.66。在空气干球温度为12~14℃时,热泵机组高效运行同时热源塔的换热效率高达67%~74%,具有良好的换热性能。     

运行频率对复合热源热泵热水器性能的影响

为了研究运行频率对复合热源热泵热水器系统性能的影响,采用变频压缩机与电子膨胀阀,构建了直膨式太阳能-空气复合热源热泵热水器实验装置,并在相近的环境工况下,针对不同运行频率,对该装置进行了性能测试。分析了运行频率的变化对加热时间,蒸发压力及冷凝压力,压缩机耗功以及系统性能系数(COP)和集热效率等的影响,并比较了运行频率的变化对系统性能参数影响的敏感程度。实验结果表明,系统平均COP随运行频率的降低而增大,高频率运行会影响系统稳定性。运行频率的变化对系统各性能参数影响的敏感程度不同,系统平均蒸发压力和压缩机的平均耗功对运行频率的变化最为敏感,其次是加热时间和系统平均COP。     

太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统性能实验研究

将基于平板微热管阵列的水冷PV/T集热器与双热源热泵相结合,提出1种太阳能与空气源双蒸发器热泵复合供能系统,该系统可实现多种运行模式的切换,以满足复合建筑的供热、供冷、热水和部分电力需求。实验主要针对于冬季制热工况和夏季供冷工况进行实验研究,分别从室外温度、太阳辐照度、热泵COP、制热量、集热效率和发电效率等方面对系统性能进行分析。实验结果表明,冬季制热实验时,空气源热泵制热、PV/T联合水源热泵制热和PV/T联合双热源热泵制热工况下COP分别为2.15、2.5和2.6,均能满足冬季室内的采暖要求。PV/T联合水源热泵制热和PV/T联合双热源热泵制热实验的平均发电效率和集热效率分别为12.1%和48.6%,11.3%和38.8%。空气源制冷实验时,热泵的EER平均为2.08;制冷兼制热水模式实验时,热水作放热源阶段的EER平均2.26,空气作放热源阶段的EER平均为1.96。     

太阳能热泵供热水系统的实验研究

在青岛地区建立一套太阳能热泵实验系统 ,此系统可以完成冬季太阳能热泵供暖和非采暖季太阳能直接供生活热水实验。进行了太阳能热泵冬季供暖实验研究 ,测得热泵机组的平均供热系数 (COP)为 2 71。     

大中型沼气工程余热回收系统及模拟分析

根据对大中型沼气工程中温发酵系统的研究,依照哈尔滨等地区气象条件计算总耗热量,在此基础上为减少沼气罐出料的热量损失,设计了一套污水源热泵余热回收系统。应用Dymola软件对该系统模型的余热回收效率进行模拟分析,评价了污水源热泵全年的工作状况。对哈尔滨地区,在周期为4 h的进出料循环中,污水源热泵系统的COP为2. 7～3. 0,过热度在3 K左右,热泵系统工作稳定,制热性能系数较高。对哈尔滨地区,11月至转年3月,辅助热源需一直开启; 6—8月,压缩机部分负荷运行; 4、5、9、10月,根据总耗热量与热泵制热量,确定辅助热源开启时间。在哈尔滨地区,采用压缩机功率为20 kW的热泵系统,最冷的1月能够补偿72%的总耗热量,但小时不保证率较高,需设置辅助热源;采用压缩机功率为33 kW的热泵系统,制热量与总耗热量大体持平,可基本满足中温发酵,但该热泵在6—8月提供的热量超过所需热量的两倍,且COP相比压缩机功率为20 kW时有所降低。     

我国回收污水中热能的可行性分析

在分析了日本回收污水热艰系统运行的状况的基础上，建立了污水当量供热（制冷）量、当量耗电量、供热系数、制冷系数与污水进出口温差之间的关系及热泵成立条件，并对我国回收污水热能的若干问题进行了探讨。结果表明，以污水作为热源的热泵和为热源的热泵相比，可以节约能量，具有可行性。     

PV/T社区用能一体化热泵热水系统的应用研究

为综合利用太阳能资源,搭建了一种基于太阳能光伏光热(PV/T)部件的PV/T社区用能一体化热泵热水系统,并对该系统在夏季的实际运行特性进行测试,通过研究热效率、电效率和系统性能系数(COP)进一步分析其热力性能。测试结果表明:太阳辐射强度对系统运行的影响较大,室外环境温度及室外风速主要影响系统的散热。测试期间,系统平均电效率约为15.98%,系统平均热效率约为42.3%;热泵COP最高可达6.4,平均值约为4.8;系统COP最高可达3.9,平均值约为3.3。该系统可满足社区公共部分的用电和生活热水需求,具有良好的应用前景。     

新型太阳能光伏—热泵复合建筑供能系统及其性能实验研究

将基于平板微热管阵列技术的新型水冷光伏光热(Photoveltaic-thermal,PV/T)系统与双热源热泵相结合,提出1种新型太阳能光伏—热泵复合建筑供能系统。本文介绍了该复合建筑供能系统的组成、工作原理、运行模式及实验台的设计,并对PV/T系统与双热源热泵联合运行模式进行了实验研究与性能分析。PV/T系统峰值功率为1 170 W,压缩机功率为1HP的系统,在室外环境平均气温为4.0℃,平均辐照度684 W/m2条件下,热泵平均制热COP为2.7,平均发电功率为620.5W,平均发电效率为11.7%,全天(9:00~15:00)发电量为4.39 k Wh,平均集热效率为22.3%,光伏光热综合效率为34.1%。实验结果表明该系统能充分利用太阳能和热泵各自优势,通过能源互补,提高系统综合利用效率,满足建筑所需的多种用能需求,在推广可再生能源利用和建筑节能方面具有重要意义。     

岩石热源热泵系统的设计及实验分析

目前中深层地热资源利用方式以直接抽取地热水为主,很难做到100%同层回灌,将带来生态环境问题,因此,中深层地热利用受到限制。为了更好地利用中深层地热资源,提出一种中深层地热利用方案——岩石热源热泵技术,即建立密闭的地下换热器,利用循环水进入地下换热器吸热,吸热后的循环水用作供暖热源。介绍岩石热源热泵的原理,其由地下换热器、热泵机组、水泵等设备及控制系统构成。岩石热源热泵的运行模式根据热泵机组是否开启分为直供模式和热泵模式。介绍直供模式及热泵模式的工艺流程、地下换热器的类型,分析U形、L形及同轴套管式3种地下换热器的优缺点,指出在1 500～2 500 m深度范围内,同轴套管式地下换热器技术更成熟且经济性更好,更适合岩石热源热泵。结合新乡示范项目,进行技术验证,介绍示范项目的岩石热源热泵的工艺流程设计、设备选型,制定实验方案、数据采集及处理方案并进行实验,分析直供模式及热泵模式热源侧平均制热性能系数。示范项目实验结果显示,任何时段直供模式热源侧平均制热性能系数均大于9,热泵模式热源侧平均制热性能系数为3. 1～3. 8,热源侧供暖期制热性能系数(简称HSPF)为4. 07,比土壤源热泵HSPF高35. 6%,节能效果十分显著,该技术适合北方地区清洁供暖。增加直供模式运行时间可以提升岩石热源热泵HSPF,因此,运行时在满足用户供暖需求的情况下应尽可能多地使用直供模式。示范项目也暴露出热泵机组本身制热性能系数不高、智能化运行水平低等问题,有待进一步改进。文末附有岩石热源热泵的视频,可扫二维码观看。     

以育苗废水作热源的海水热泵制热性能研究

以新鲜海水和育苗废水作热源,研究了海水热泵的制热性能和对育苗水体的升温效果。结果表明:增加海水热源温度和流量,有利于提高海水热泵的蒸发温度和制热量,当海水热源温度和流量保持在16℃和300 L/h以上时,海水热泵具有良好的制热性能,热泵的制热系数COP值超过3.5;提高海水热源温度,冷凝器出水升温幅度随之增加,但是随着海水热源流量增大,冷凝器出水升温幅度明显下降,当海水热源温度高于16℃、流量小于300 L/h时,冷凝器出水升温幅度保持在5.8℃以上;利用净化后的育苗废水(温度为21～23℃,流量为300 L/h)作热源时,海水热泵具有良好的运转性能,热泵的COP值达到4.2,冷凝器出水升温幅度达7.6℃,海水热泵的水体升温费用与燃煤锅炉相当,仅为燃气锅炉、电加热和燃油锅炉加热费用的14.5%、23.7%和28.5%。     

CO_2水源热泵全工况性能分析与最优过热度确定

在跨临界CO_2水源热泵实验研究的基础上,借助于神经网络拟合模型,综合分析了热泵在全工况范围内及不同控制参数下的运行特性,总结了系统的制热性能系数、制热量和过热度对热源温度、供/回水温度和电子膨胀阀开度变化的敏感度。结果表明,热源温度的影响最大,单位温度变化所引起的制热性能系数变化幅度超过0.2,制热量最大变化幅度超过4kW,过热度变化幅度超过1℃。给出了最优过热度与供/回水温度和热源温度的拟合公式,为热泵系统电子膨胀阀PID控制最优目标过热度的设定提供了参考。     

新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统实验研究

基于新型复合热源换热器,将水冷式微热管阵列光伏光热(MHPA-PV/T)集热器与空气源热泵相结合,提出了1种新型太阳能-空气复合热源热泵热水系统,并对其进行了实验研究。研究结果表明,在环境温度10℃、太阳能热水温度15℃、循环流量250 L/h时,复合热源供热的热泵平均COP约为3.26,比相同环境温度下空气供热模式的热泵提高了9.4%,缩短了13.3%的加热时间。     

严寒地区污水源热泵系统的节能改造及效果分析

本文以处于我国严寒地区的沈阳市某热源厂的3号污水源热泵系统为研究对象,该污水源热泵通过吸收污水处理厂排入废水河中的污水进行供热。在严寒期内该系统进水温度过低,并且其淤堵现象较为严重,这些都极大影响了热泵的供热品质及COP值,因此在考虑到沈阳地区气候条件的情况下,对该污水源热泵系统进行优化改造,拟将脱硫塔中的废水余热提出,代替热泵原有的连接方式。通过对比改造前后的各项参数,证明对该系统改造后热泵的供热品质及热泵COP值都会有极大的提升。     

低品位热源驱动溴化锂吸收-喷射热泵系统性能的理论研究

提出了一种太阳能热驱动吸收-喷射热泵系统,介绍了其工作原理,建立了系统各部件的数学模型,分析了驱动热源压力、冷却水出口温度及冷水入口温度对该热泵系统COP和喷射系数的影响。结果表明:该热泵系统不仅可制取较高品位热量,还具有较高的效率;在给定条件下,当驱动热源压力增大和蒸发器冷水入口温度升高时,该系统COP分别由1.52提升至2.02和由1.00提升至4.52。     

太阳能联合复叠热泵系统在寒冷地区的应用研究与分析

为了提高太阳能热泵系统在低温环境下的供热性能,本文针对高原高寒地区设计了一种太阳能联合复叠热泵采暖系统,太阳能集热系统产生的热量可作为热泵系统的低温热源,热泵系统既可复叠运行,又可独立运行,根据实际运行工况自动调节。在通辽市对研制的系统进行了实验研究和分析,结果表明:测试期间该供暖系统可产生平均温度为39.47℃的热水,可维持室内温度在18.6℃～22.8℃之间,系统平均COP为2.66,平均节能率可达65.2%,太阳能热泵采暖相对燃煤锅炉采暖和电锅炉采暖年节钱量分别可达3.87万元和4.18万元。系统整体运行稳定,节能效果显著,可为太阳能热泵供暖技术在寒冷地区的推广应用提供借鉴。     

校园建筑中水源热泵能源站系统夏季运行特性研究

针对校园建筑中水源热泵能源站系统的夏季运行特性展开实验研究,分析了以冷却塔为释热源时机组运行时间、蒸发侧和冷凝侧的水流量以及不同主机负荷对机组和系统能效比以及系统运行效果的影响,了解系统的运行规律。研究结果表明,在系统的制冷量满足设计要求情况下,冷冻水流量最佳范围在205～210 m~3/h,冷却水流量最佳范围在180～185 m~3/h,机组COP能达到最大值6.1,系统COP能达到最大值4.7;与传统壁挂式空调相比,水源热泵能源站每天可以节能24.2%,具有良好的应用前景,可以在集中供冷、供暖建筑中推广使用。     

除湿与热泵热水耦合系统的性能实验研究

本文介绍了一种除湿与热泵热水耦合的系统,并在标准焓差实验室分别对该系统的热泵供热水、除湿和热泵供热水+除湿3种模式进行了实验,总结了各种模式下各参数随时间的变化趋势。实验结果表明:热泵供热水模式下系统的COP达到了《家用和类似用途热泵热水器》(GB/T 23137-2008)中要求的3.7;除湿模式下系统的除湿量和单位功耗除湿量分别达到了1.35 kg/h和1.8 kg/(h.kW),比《除湿机》(GB/T 19411-2003)中的要求分别高出了12.5%和18.4%;热泵供热水+除湿模式下系统的综合性能得到了整体改善,较之单独的热泵供热水模式,系统的综合COP提升了3.78%,但除湿量较除湿模式下降低了11.85%,单位功耗除湿量降低了11.1%。     

基于微细通道集热/蒸发器的太阳能热泵热水系统性能模拟与实验研究

提出了一种自主设计的微细通道集热/蒸发器,采用树形分支模型,由2块铝板冷轧吹胀而成,减小了接触热阻,提高了集热器的换热系数。将集热/蒸发器应用到太阳能热泵热水系统中,介绍了集热/蒸发器的数学模型。通过模拟和实验研究,分析了不同工况条件下系统性能系数COP、集热器集热效率、加热时间及各运行参数的变化特性。结果显示:将150L水从15℃加热到50℃时,系统全年平均COP为4.8,平均集热效率为1.3,平均加热时间为314min;环境温度的升高和太阳辐照度的降低会使集热效率显著增大;热泵系统性能的模拟结果与实验结果变化趋势一致,证明了数学模型和计算方法的可行性。