低环境温度空气源热泵机组在北京冬季运行的性能

2013年供暖季,对安装在北京某办公建筑中的一台采用中间补气的涡旋压缩机准双级压缩空气源热泵热水机组进行了实际性能测试。对制热量、耗电量等性能参数进行了统计分析,结果表明:该空气源热泵机组在测试期间运行稳定,平均出水温度为42.0℃,供热季节能效比HSPF约为3.20kW·h/(kW·h);在室外温度为-8℃时的能效比仍能保持在2.8kW·h/(kW·h)以上,说明采用中间补气的低环境温度空气源热泵机组在北京作为冬季供暖热源具有较好的运行性能。     

温和高湿地区空气源热泵的供热性能测试分析

为研究空气源热泵结霜对机组性能的影响,本文针对温和高湿地区的VRV空调系统冬季供暖的结霜、除霜特性进行了现场测试,并重点分析了结霜对机组的耗功率,制热量以及COP的影响。通过与无霜供热模式下的运行性能相比,机组的制热量平均下降了38.5%,COP平均下降了35.6%。     

严寒地区某办公建筑空气源热泵系统供暖季运行性能分析

空气源热泵作为清洁能源应用的重要组成部分,在我国北方地区大范围推广使用,由于严寒和寒冷地区室外温度过低,低温空气源热泵在实际运行中出现性能系数过低、机组和水泵耗电量偏大等问题。本文针对严寒地区某办公建筑空气源热泵供暖季进行长期监测,分析热泵实际运行特性和系统性能,探究空气源热泵实际运行效果偏低的原因,实测分析表明,热泵供回水平均温度为32.98℃和30.26℃,室温保证率为84%,经贡献率修正指数heat修正后为75%,热泵机组COP为1.55;机组启停频繁、热泵输配系统能耗过高以及机组制热量和建筑瞬时负荷不匹配均为性能系数偏低的关键因素。     

带经济器和蓄热器的空气源热泵性能实验研究

针对空气源热泵在我国北方严寒期存在热量供需矛盾、运行性能差的问题,构建了带经济器和蓄热器的超低温空气源热泵系统,深度利用制冷剂余热改善热泵低温运行特性。同时针对R22等氢氯氟烃类制冷剂使用受限的问题,以环保工质R417a替代R22进行对比实验,分析在不同环境温度和不同工作模式下的运行性能。实验结果表明,低温蓄热器可以大幅提高热泵系统在极寒天气下的制热量和能效比(Coefficient Of Performance, COP),在-30℃下R22和R417a的COP分别可达2.44和2.32,制热量可达5.75 kW和5.35 kW,除霜时间缩短了26.6%和25.2%。使用R417a时的系统制热量和COP虽略有下降,但是压缩机排气温度、压力均较低,有利于提高系统在低温环境下运行的安全性。     

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。     

闪发式低温空气源热泵的试验研究

带有闪发器的空气源热泵系统是解决空气源热泵低温适用性的有效手段之一.本文针对带有闪发器的低温空气源热泵机组开展了试验研究.研究发现,在环境温度低于3℃时,带有闪发器的低温空气源热泵系统的蒸发压力随着室外空气温度的降低而降低,制热量和COP随着室外空气温度的降低而降低的速度较慢,在- 15℃时其性能系数仍能达到2.03,是一种能够保证空气源热泵系统低温工况下的高效运行的手段.     

提高空气源热泵热水器低温环境性能理论分析

空气源热泵热水器的低温适应性是保证机组整体性能的重要前提。本文分析了机组在低温工况下的常见问题,简述了国内外对机组低温工况所作的研究。并以补气增焓法为例,指出这种方法能够有效地提高系统低温工况下的制热量,防止压缩机排气温度过高,保证机组低温工况的运行稳定性。     

缓冲水箱容量对低环境温度空气源热泵机组性能的影响

在空气源热泵机组性能检测实验室,对2 205、3 675 kW空气源热泵分别采用直供形式、增设100 L缓冲水箱、增设150 L缓冲水箱的性能进行了实验,探究了增设不同容量缓冲水箱及不同运行模式对热水型空气源热泵运行性能的影响。结果表明：在-6℃环境温度工况下,3 675 kW机组增设100、150 L缓冲水箱较直供形式,制热量分别下降9.6%、10.2%,COP分别下降9.5%、9.9%;2 205 kW机组增设100 L缓冲水箱后制热量下降6.3%,COP下降7.0%。较连续运行模式,间歇运行模式2在直供、增设100 L水箱、增设150 L水箱3种情况下,机组制热量分别提升2.5%、4.5%、5.0%,COP分别提升1.8%、3.7%、4.5%。     

两级压缩对空气源热泵低温性能的实验研究

本文引入了新的两级压缩空气源热泵系统,并将其与普通空气源热泵系统低温时的制热性能进行了全面测试。试验结果表明:在相同的工况下,两级压缩空气源热泵系统制热量下降幅度相对普通空气源热泵较少,与普通热泵用相比,两级压缩空气源热泵系统在蒸发温度为-15℃的工况下,制热COP提高22%。     

室外换热器脏堵对空气源热泵夏季运行性能影响的实测研究

夏季室外换热器脏堵是空气源热泵在实际应用中最为常见的问题。为定量揭示脏堵对空气源热泵夏季运行性能的影响,本文对室外换热器分别处于脏堵和非脏堵下的两台空气源热泵机组进行了现场测试。在常温运行工况下,对比分析了脏堵和非脏堵下机组的运行特性和供冷特性,揭示了脏堵导致软故障下机组的性能劣化程度;在高温事故工况下,分析了脏堵导致硬故障下机组的高压停机事故特性。研究结果表明,在29~35℃常温运行工况下,脏堵导致机组的风量、压缩机吸排气温度及压力等运行特性参数分别出现11%~147%不同程度的劣化,压缩机功率升高13%~21%,制冷能力下降5%~18%,COP衰减18%~28%;在35~37℃高温事故工况下,脏堵导致机组发生高压停机事故,频率高达2.5次/h。本文研究对了解室外换热器脏堵导致的空气源热泵实际运行性能劣化与危害程度具有重要参考意义。     

低温太阳能热水辅助空气源热泵系统制热系数实验分析

空气源热泵在冬季运行工况中,由于系统蒸发温度低,导致系统制热效率下降。为解决这一问题,本实验尝试对空气源热泵系统进行改造,添加了低温太阳能热水辅助系统,并对该系统运行工况进行了测试。同时,通过对比分析低温太阳能辅助系统和空气源热泵系统的循环工质温度、压力和能耗,我们不但得出影响热泵机组冬季性能的主要因素,而且得到了该系统最优集热温度和热泵工质循环温度的变化规律,并且也从理论上对空气源热泵和低温太阳能热水辅助空气源热泵的压缩比和COP值进行分析,给出了影响压缩比和COP值的关键参数,以及指出如何提高热泵机组COP值的方法。最后提出了如何提高机组制热性能的关键性措施,为以后的实际应用和研究提供了参考。     

川西藏区空气源热泵运行优化研究

本文基于TRNSYS软件动态模拟平台建立完整的空气源热泵系统模型,结合川西藏区结霜频率的时空分布特征对其聚类中心城市红原、康定、石渠、乡城在典型供暖季全天和蓄热两种运行工况下进行模拟。通过对比两种工况下空气源热泵系统的各种能耗,制热量及系统COP的大小,得出蓄热运行工况下系统COP较高,节能率依次为15.42%、16.30%、16.67%、12.86%,最终提出川西藏空气源热泵运行优化的策略是使机组在蓄热工况下运行。     

寒冷地区空气源热泵耦合太阳能集热器系统供暖季运行能效评价

近年来寒冷地区空气源热泵热水器使用逐渐增多,多能联合分户供暖系统陆续出现。目前热泵热水器产品的能效采用瞬时COP表示,寒冷地区供暖季环境温度波动较大,空气源热泵系统在变工况下运行时难以用瞬时COP来表示其实际的运行能效。试验以空气源热泵与太阳能集热器耦合系统为测试平台,分别测试分析空气源热泵热水器单独供暖和空气源热泵耦合太阳能集热器系统在寒冷地区供暖工况下的制热情况。结合整个供暖季气象数据和建筑供暖负荷,计算得出供暖工况下单空气源热泵热水器运行季节能效系数SPFh为2.48,空气源热泵耦合太阳能集热器运行季节能效系数SPFs为2.70,太阳能集热器使系统供暖季节运行能效提高了8.9%。     

空气源热泵用单螺杆压缩机的实验研究

为了深入研究单螺杆压缩机的工作特性,根据单螺杆压缩机的结构特点,设计、制造了一台空气源热泵用单螺杆压缩机样机,其满负荷内容积比为2. 92。并依据GB/T 5773—2016《容积式制冷压缩机性能试验方法》,设计完成了压缩机性能测试系统的搭建,对压缩机在不同工况下,进行了性能测试。得到了单螺杆压缩机的制热量、输入功率、COP、容积效率以及排气温度等状态参数在不同工况下的变化规律。通过实验研究得到:蒸发温度变化范围从-10℃上升到5℃,冷凝温度固定40℃不变时,制热量迅速增加从130. 7 k W上升到209. 2 k W,制热COP从3. 59升高到5. 21,单螺杆压缩机的容积效率升高了9. 05%。在低温大压比下,以及内外压比不匹配的条件下,单螺杆压缩机的泄漏会增加,进而导致容积效率会显著下降。实验数据可为单螺杆压缩机在空气源热泵的应用提供数据参考。     

北京某农村住宅空气源热泵辅助太阳能供暖系统的运行性能

某农村住宅安装了空气源热泵辅助太阳能供暖系统。针对2014—2015年度供暖季系统的制热量、耗电量等性能参数进行了测试。结果表明,室内日平均温度为19.6℃,热泵机组日平均COP为4.29,供暖系统日均综合能效比为3.52,日均太阳能贡献率为4.87%。该供暖系统的热泵机组具有较好的运行性能,但太阳能贡献率偏低,整个供暖系统仍有进一步优化的空间。     

空气源热泵热水机组变工况运行的实验研究

本文对空气源热泵热水机组进行了大范围变工况的实验研究,得出了机组制热量、输入功率、性能系数、排气压力、排气温度、吸气压力、吸气温度等参数随环境温度的变化关系,而后分析了工况变化对空气源热泵热水机组及压缩机的影响,以及机组在不利条件下工作出现的问题,最后针对这些问题提出了解决方法,为提高机组的性能和运行可靠性提供了重要参考。     

CO_2热泵低温热性能研究

针对在低温工况下CO_2热泵系统的运行情况,设计并搭建跨临界CO_2热泵系统。通过理论分析和试验测试,分析了在低温工况下吸气压力、排气压力、输入功率、制热量及COP的变化情况。试验结果表明:在低温工况下,随着环境温度的增加,压缩机的吸气压力及排气压力上升;制热量、输入功率及COP随着环境温度的增大而增大。在环境温度低至-25℃时,系统的制热量可达到32k W,COP达到1.8,说明该系统具有良好的低温特性。     

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。     

基于补气增焓技术的复合空气源热泵系统实验性能研究

针对空气源热泵在寒冷地区制热效果不佳的现象,搭建了“太阳能-空气集热器+补气增焓空气源热泵”复合热泵系统,选取哈尔滨某地区冬季典型气象日进行实验,测试复合热泵系统的制热性能,并通过实验进一步探究复合热泵系统的运行特性。实验结果表明：复合热泵系统受太阳辐射强度影响较大,在冬季典型气象日的实验中,系统制热量与COP最大值均出现在辐射强度最大的时刻,与常规补气增焓系统相比,制热量与COP最多增加24.9%和12.53%。当室外温度为-12℃、太阳能-空气集热器出口热风温度为40℃时,复合热泵系统COP最多提升11.1%,复合热泵系统制热性能最好。该复合热泵系统在低温环境下运行效果好,在寒冷地区具有广泛的应用市场。     

空气源热泵性能的实验研究

通过设计并建立空气源热泵系统实验台和系统测量设备,在不同运行工况下进行了实验研究,分析了冷凝器入口水温与冷凝温度对系统换热量、制热量、压缩机状态及系统COP的影响。结果表明,蒸发器进风温度为9.3℃、冷凝器入口水温为26~45℃时,系统COP最高可达3.4。