基于喷气增焓技术的轻型商用变频空气源热泵的研究

针对寒冷区域的供热需求,结合喷气增焓技术,研发一款在低环境温度下高制热能力输出的轻型商用变频空气源热泵。测试该系统在低环境温度工况下的性能,并与传统制热循环进行比较。测试结果表明,制热时喷气增焓系统存在最佳中间压力并实现制热时最大能力输出;在室外环境温度为-25~7℃时,喷气增焓系统比原系统在制热能力上均有较大的提高,有效拓展了系统的低温运行范围;在室外干/湿球温度-15℃/-16℃条件下,喷气增焓系统制热能力可达到系统额定制热能力的100%,在压缩机运行频率为100 Hz时,喷气增焓系统的COP可达到2.07,较对应工况下无补气系统COP提升10.5%;在室外环境温度为-20℃且压缩机运行频率为100 Hz时,喷气增焓系统COP较原系统提升6.2%;喷气增焓系统排气温度比原系统低,系统低频运行时排气温度差值较大。     

R32和R410A双级压缩系统对比试验研究

用一套双级压缩系统样机分别充注R32和R410A制冷剂进行性能对比试验,试验结果表明:在各工况能力相当的情况下,R32系统的SEER,HSPF和APF分别提高8.6%,10.7%和9.6%。R32系统的排气温度在制冷和超低温制热工况下比R410A系统高1~10℃,而在其他制热工况下比R410A系统低1~10℃。     

两种低环境温度空气源热泵机组的对比试验研究

补气增焓与喷液冷却是低环境温度空气源热泵机组采用的2种主要的技术方案。本文分别采用这2种方案设计R410A低环境温度空气源热泵机组,并对二者的性能进行对比试验研究。结果表明:在制热名义工况下,2种机型的COP均在2.3以上,补气增焓型机组COP高于喷液冷却型机组约6%。变工况制热条件下,当环境温度高于7℃时,喷液冷却型机组制热量高于补气增焓型机组,在环境温度为21℃时,前者高出后者约8%;当环境温度在-10～7℃范围内时,二者制热量差异不明显;当环境温度低于-10℃时,补气增焓型机组制热量高于喷液冷却型机组。环境温度在-25～21℃范围内时,补气增焓型机组制热COP均高于喷液冷却型机组。     

R32在家用空调器中的应用研究

对比R32与R410A的基本物性和热力循环性能,并在同一台家用定频热泵空调器上进行性能测试。相对于R410A,在给定工况下,R32的理论循环制冷量最大可提高15％,能效比最大提高6％,容积制冷量和容积制热量增加7％～8．9％。性能测试结果表明,R32系统的制冷剂充注量比R410A系统的减少24％,额定制冷能力和能效比比R410A系统分别提高8％和3．3％,额定制热能力和性能系数也高于R410A系统。理论热力循环分析及性能测试结果均表明,R32制冷性能相对R410A有较大幅度的提高,制热性能比R410A略高或相当,但R32系统的排气温度较高,比R410A系统高出11．5～25．7℃,恶劣工况下排气温度甚至能达到114．9℃。     

喷液冷却和喷气增焓低温热泵涡旋压缩机的对比分析

本文分析了目前低环境温度热泵用涡旋压缩机运行特性及技术要求,并对制冷剂喷液冷却和喷气增焓两种涡旋压缩机技术的特点进行了对比介绍。针对低环境温度热泵开发了两款R410A涡旋压缩机:PSH系列压缩机采用制冷剂喷液冷却技术控制压缩机排气温度,可以扩大低环境温度下的运行范围;PCH065压缩机采用制冷剂喷气增焓技术提高低环境温度工况制热量及制热性能,并通过中间排气技术提高部分负荷系统的制冷性能,内置温度保护器的应用提高了压缩机在高排气温度运行的可靠性。这些优点使得热泵系统可以在我国低环境温度区域推广使用。     

喷气增焓技术对房间空调器低温制热性能的影响研究

本文分析了准二级压缩的基本原理,以试验探究的方式对家用房间空调器采用喷气增焓技术进行了探研。通过对采用喷气增焓技术后的空调热泵系统的出风温度、低温制热能力、制冷模式下EER数值影响进行分析,得出了喷气增焓技术能有效改善低温制热能力的试验结论。     

喷气增焓与喷液冷却式空气源热泵在低温环境下实验数据对比及分析

对喷气增焓及喷液冷却式空气源热泵进行了热力学分析,并在低环境温度下对其制热性能进行了数据测试及对比研究,结果表明,随着室外环境温度在10℃～30℃之间下降时,两款热泵耗电量都在逐渐增加,制热量逐渐降低,喷气增焓空气源热泵机组相较喷液冷却式空气源热泵机组的COP下降有变缓趋势,当室外环境温度为-5℃时,喷气增焓热泵的COP为3.03,而喷液冷却式热泵降至2.66;在-20℃时,喷气增焓式热泵COP为2.15,喷液冷却式热泵COP已降至1.88;喷气增焓空气源热泵比喷液冷却式热泵性能提高大概13%左右。喷气增焓空气源热泵机组在低温环境下效率更高。     

新型制冷剂房间空调器高温特性实验研究

近年来,新型制冷剂R290、R32逐渐应用于家用房间空调器。本文采用同一房间空调器系统(基于R32特性设计),分别对比R290、R32、R22、R410A在不同环境温度下的性能,重点测试并评估了4种制冷剂在极限高温工况下(室外环境温度分别为35、46、52、55℃)的性能衰减特性。结果表明:R22在高温工况下表现最优,R290与R22基本相当,R32高温表现最差;R22与R32在55℃时能力衰减相差3.01%,EER衰减率相差6.03%;R32排气温度与系统压力最高,不适用于高温地区空调的应用。     

CO2空气源热泵供暖系统性能分析

为解决常规CO_2系统供暖效率低的问题,本文建立了常规CO_2系统、R410A喷气增焓系统、复叠系统、间接过冷CO_2系统、直接过冷CO_2系统的热力学模型,对采用不同供热末端的系统性能进行优化和分析。结果表明:当供/回水温度为65℃/40℃(供热末端为暖气片)、环境温度为-20～20℃时,直接过冷系统的COP较常规CO_2系统提升3.8%～20.9%。直接过冷系统的CO_2循环占主导地位,间接过冷系统在大多数工况下辅助系统对热水生产占主导。仅需通过为直接过冷系统配置相对较小的蒸气压缩制冷循环装置,即可实现系统效率的显著提升。对于不同的CO_2热泵系统,环境温度高于-15℃时,直接过冷系统火用效率均高于其它系统,较常规CO_2系统火用效率提高19.3%～28.2%;环境温度低于-15℃时,CO_2/R1234yf复叠系统的火用效率最高。     

基于小型空调系统的R410a和R407C性能比较

小型空调系统在低温工况下存在无法正常运行或运行效率较低等缺点,为寻找低温工况下制冷工质,本文在焓差实验室对R410a和R407C两种制冷剂在小型空调系统中的不同工况进行了实验测试。通过实验结果分析发现,冬季供热时,R410a的平均COP比R407C高4.1%,夏季制冷时,R407C的平均COP比R410a高7.2%。因此,相对于R407C制冷剂,R410a更适合于热泵低温工况。     

不同工质的热泵热水器热力学性能分析

为了研究R22替代制冷剂R134A、R407C、R410A、R32、R290在热泵热水器中的热力学性能,设定冬季工况蒸发温度-10℃、冷凝温度65℃,夏季工况蒸发温度20℃、冷凝温度65℃,过冷度和过热度均为5℃。计算了不同工质系统在冬季和夏季工况的理论循环性能,对比分析了各系统的变工况特性。结果表明:R410A和R32的单位容积制热量较高,这有利于减小压缩机的功耗和体积;R290和R32的单位质量制热量较高,能够有效降低工质充注量,进而增加系统安全性。随着蒸发温度升高,各工质系统制热系数均不断增加;随着冷凝温度升高,各工质系统制热系数均不断降低;过热度变化对各工质系统制热系数影响很小,而过冷度增加可以提高各工质系统制热系数。对于6种工质热泵热水器系统,蒸发温度在冬季工况对R32系统制热系数影响最大,当蒸发温度由-14℃升至-6℃,R32系统制热系数提高21.8%,夏季工况蒸发温度对R22系统制热系数影响最大,当蒸发温度由16℃升至24℃,R22系统制热系数提高22.1%。对应于冬季工况和夏季工况,冷凝温度和过冷度变化对R410A系统制热系数影响最大。     

兼容电池热管理的热泵系统研究与探索

本文通过台架试验和整车试验,验证不同制冷剂在汽车空调上的性能表现,给汽车空调制冷剂选择提供建议。通过对比分别充注R134a和R410A制冷剂的汽车热泵热管理系统在不同环境下的整车试验、焓差试验的性能和低温制热量等可知R410A性能更佳,环境适用性更广,更能应对复杂的整车环境;考虑环保因素也同步研究了物性同R410A相似但GWP值更低的制冷剂R32和XL41等以适应未来市场需求;考虑更好的低温适应性和低温性能的提升,研究了低温增焓热泵系统,其环境温度越低性能提升越大,试验数据表明汽车空调能效在-20℃,低温增焓方式可提升38%。考虑电动汽车热泵运行环境和经济性要求,本文给出最佳设计方案。     

R32家用变频空调器制冷剂充注量优化

采用R32对R410A家用变频空调器进行直接充注式替代,测试R32不同充注量下空调器的制冷和制热性能。研究结果表明,当R32充注量为R410A充注量的74%时,空调器的APF提升6.4%,高温制冷能效比最高提升4.3%,高温制冷能力提升6.9%;超低温制热性能系数最高提升2.4%,超低温制热能力提升1.8%。     

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%.     

R32制冷剂在窗式空调器上的应用

对R32窗式空调器的性能进行试验研究,调试系统配置,并与原R410A系统进行对比。试验结果表明,在额定制冷工况下,与R410A系统相比,R32系统的制冷量提高2.5%,能效比提高5.5%,系统最优充注量降低20.5%,排气温度提高9℃。同时,R32系统的最优毛细管长度比R410A系统更长。     

闪蒸器补气热泵系统的试验研究

针对一种适于环境温度较低情况下使用的闪蒸器补气热泵空调系统进行了试验研究,该系统在低温工况下,经闪蒸器闪发的气体通过辅助进气口向压缩机工作室喷射制冷剂,以此改善热泵系统内部压缩过程来提高热泵的低温制热性能。试验结果表明,在-10℃-15℃的低温环境中,该系统仍然具有较高的制热能力和供暖温度,能够满足寒冷地区冬季的采暖要求。且该系统的制冷性能基本不受影响。     

基于变容积比三缸双级压缩补气增焓技术的家用空气源热泵制热性能分析

在低环境温度工况下，传统空气源热泵存在制热量不足、制热性能系数(COP)低等问题，这导致其热舒适性差和运行经济性差，阻碍了空气源热泵技术在北方寒冷地区的应用。本文将变容积比三缸双级压缩补气增焓技术应用于家用空气源热泵，研究结果表明：该热泵的低温运行工况可低至-35℃;-15℃制热工况的COP可达到1.92;-30℃制热工况下，热泵出风口温度可达47℃。     

R410A风冷热泵冷热水机组变环境温度制热运行特性分析

对以R410A 为制冷剂的风冷热泵冷热水机组完成了变环境温度制热运行的实验.在环境温度为7--10℃的范围内,进行了机组制热量、输入功率、COP、压比、排气温度、吸气温度、过冷度、过热度等特性随环境温度变化的测试,分析了 R410A 机组在变环境温度下制热运行的特性,为R410A 机组的设计与工程应用提供了实验参考依据.     

变频双级增焓热泵技术在空气源热泵热水器上的应用

空气源热泵热水器具有节能环保的优点,是一种非常好的热水技术。但是由于压缩机可靠性和制热量衰减的原因,空气源热泵热水器在低温区域的应用受到限制。本文主要阐述了变频双级增焓热泵技术及其关键技术的应用效果。通过将双级压缩增焓和变频技术有机结合,提出一种适用于寒冷地区的变频双级增焓空气源热泵热水器系统。采用该系统的空气源热泵热水器,制热效率和制热量得到了提高,可靠性得到增强;在国标名义工况下性能系数(COP)达到5.0以上,并获得了-25℃环境温度下制取55℃热水的良好运行效果。该系统能够很好地解决空气源热泵热水器在低温地区的适用性问题。     

低温空气源热泵（冷水）机组名义工况的确定研究

对低环境温度空气源热泵(冷水)机组(简称低温热泵)标准中的名义制热工况确定问题进行了研究.通过对我国寒冷地区典型城市供热季节的室外干球温度及其对应湿球温度的分布进行统计分析,确定出低温热泵空气侧的名义制热工况条件为-12℃/-13.5℃;通过对典型房间分别采用风机盘管和辐射地板进行供热时,保证室内舒适性要求的空调末端出水温度的研究,给出了水侧的名义制热工况为回水温度38℃.上述结论可为商用和户用低环境温度空气源热泵(冷水)机组的标准制定提供参考.