严寒地区空气-地源热泵耦合系统性能研究

提出一种结合相变蓄热地板的空气-地源热泵系统,为严寒地区机场辅助用房提供室内环境保障,满足供热、供冷和供生活热水的需求,采用数值模拟的方法研究其供暖期性能。相变蓄热地板能够对室内温度起到较好的调节作用,当室外温度为-25~-5℃时,有相变蓄热地板的室内温度在16.9~19.3℃范围内波动,满足人体舒适度的要求,对比无相变蓄热地板的室内温度,有相变蓄热地板的室内温差减小44%左右。室外温度对空气源热泵制热性能系数影响较大,制热性能系数随着室外温度降低而降低。在室外温度为-15℃时,空气源热泵的制热性能系数在2.3以上。随着室外温度降低,地源热泵的制热性能系数增加,室外温度低于-25℃时,地源热泵制热性能系数能够保持在4.4以上。供回水温差对地源热泵的制热性能系数影响较大,对空气源热泵的制热性能系数影响较小。当空气源热泵和地源热泵的启停切换温度为室外日平均温度-15℃时,整个供暖期热泵系统的平均制热性能系数最高达到4.2,最低为2.4,平均值为3.28。在保证土壤热平衡的前提下,通过调整空气源热泵和地源热泵的运行时间,优化了系统经济性和节能性。     

寒冷地区用空气源热泵的运行特性研究

带闪发器的热泵系统可以有效地改善空气源热泵在低温环境下运行的制热性能和运行可靠性。以带闪发器涡旋压缩机为基础,设计出一台适合寒冷地区使用的空气源热泵空调机组,通过选配毛细管等部件和适宜的控制方案,使热泵系统达到整体匹配。将该样机安放在北京地区进行试验的结果表明,样机能够长期稳定运行,制热量和制热能效比得到提高,能够满足寒冷地区冬季的供暖需求。     

复叠式空气源热泵低温适应性研究

为改善空气源热泵机组的低温适应性,设计和研制了单双级复叠式空气源热泵机组试验样机,在不同室外低温环境工况下,对样机的性能参数进行了实验测试,分析了机组在单、双级制热模式下,系统制热性能的变化规律及影响因素。研究结果表明:在室外环境温度低于0℃时,采用双级复叠式热泵制热模式,机组将得到更经济、更可靠的运行状态。与此同时,确定室外温度为0℃,作为该系统单、双级切换运行的控制条件。     

R32经济器补气系统性能对比

经济器补气系统分为带闪发器的补气(FTVI)系统和带过冷器的补气(ICVI)系统,实验研究了R32ICVI系统的性能,并与R32FTVI系统性能进行了对比,得出室外温度大于2℃时,相比于两种补气系统,无补气系统性能更优;室外温度小于-5℃时,ICVI系统表现出更好的性能,当室外温度为-10℃时,COP增比为21. 41%。     

一种复合型无霜空气源热泵系统性能分析

从抑制结霜的角度出发,提出了该系统。分析了室外空气温度、相对湿度对系统性能的影响,并与采用电加湿的传统空气源热泵系统进行了对比。结果表明:室外空气相对湿度为79%时,随着室外空气温度从-4℃升高到5℃,系统性能系数COP_S从2.2升高到4.1,与采用电加湿的传统空气源热泵相比,COP_S可提高24%~41%;相对湿度对COP_S的影响不大,相对湿度在一定范围内增大时,COP_S会略有增加;与传统空气源热泵相比,该系统在冬季湿冷地区应用具有较大的节能潜力。     

双源热泵空调系统运行性能的研究

从维护土壤热平衡、降低系统初投资、提高系统的运行效率、增强系统的可控性等角度出发,设计出一套地源热泵与空气源热泵相结合的双源热泵系统.在夏季不同工况条件下,对目标建筑物双源热泵系统进行模拟及实验分析,得到系统在不同冷负荷条件下的最优运行模式:即地源热泵机组与空气源热泵机组始终耦合运行,当室外空气的干球温度高于32.5℃时,应采用空气源热泵优先卸载容量的策略;当室外空气的干球温度低于32.5℃时,应采用地源热泵优先卸载容量的策略.     

基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统应用研究

严寒及部分寒冷地区的地源热泵系统存在冷热失衡问题,对基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统进行研究。在供暖季,室外温度较高时,运行空气源热泵机组来满足建筑热负荷需求,而室外温度较低时,运行地源热泵机组,以此空气源热泵机组承担部分建筑热负荷,减少地源热泵系统取热量。在过渡季,空气源热泵机组作为辅助热源,通过对土壤进行蓄热,进一步降低地源热泵系统冷热不平衡。以北京某项目为例进行分析,其结果为:相比于单一地源热泵系统,基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统通过空气源热泵机组合理、优化运行,可有效减少地源热泵系统取热量,保证地源热泵系统冷热平衡。基于空气源热泵辅热的复合地源热泵系统的供暖综合能效比为2. 3,相比市政热力供暖仍具有一定节能性。     

空气源热泵室外换热器堵塞实验研究

建立了一个可以模拟室外各种工况的实验系统,在温度为0℃,相对湿度为65%的工况下,对不同堵塞面积下空气源热泵室外换热器的动态性能进行分析,研究当室外蒸发器由于灰尘堵塞对空气源热泵空调器性能的影响,为空气源热泵空调器的优化设计及检修等提供了依据.     

低温环境下CO2空气源热泵系统模型及实验研究

主要研究了在低温环境下利用CO2空气源热泵进行采暖的可行性。建立了一个静态的CO2空气源热泵的数学模型,并且充分考虑了各组成部件(空气冷却器、蒸发器、压缩机和膨胀阀)的热交换特性。为了验证模型，对一套CO2热泵采暖系统进行了现场测试。通过模拟和实验的对比，分析了进水温度和室外温度对系统特性的影响，然后还分析了引入回热器对系统效率提升的影响。通过上述的分析，在室外温度为-20℃时，系统的COPh可以达到2.25，在低温环境下使用CO2热泵进行采暖是可行的； 引入回热器使系统效率提升5%左右。     

严寒地区PV/T-空气源热泵集成供热系统研究

严寒地区太阳能光伏光热(PV/T)技术应用于空气源热泵供暖系统,能实现低温环境下空气源热泵高效制热,最大限度提高可再生能源利用率。研究分析了空气源热泵供暖系统在严寒地区使用的局限性和普遍存在的问题;根据太阳辐射传热机理和空气传热介质的特点,研制出PV/T-空气源热泵集成供热系统,空气源热泵机组即使在室外空气温度-20℃时,其理论COP值也能达到5.37,提高了严寒地区空气源热泵的制热效率,为今后严寒地区供暖模式提供了一种新的思路。     

基于供需匹配的空气源热泵-风机盘管供暖系统变水温控制方法研究

空气源热泵作为一种建筑供暖技术在我国应用越来越广泛,然而热泵的运行效率受供水温度的影响,供水温度每降低1℃,机组COP平均提高2%～4%。因此,实现空气源热泵供暖系统的变水温控制对建筑节能至关重要。本文针对定流量空气源热泵-风机盘管供暖系统,提出了一种基于供需匹配的最佳供水温度设定点的变水温控制方法,并通过模拟预测了该方法的效果。模拟结果表明:定流量空气源热泵-风机盘管系统采用变水温控制方法时,供水温度能够随着室外工况变化实时调节,更好地保证室内温度、降低系统能耗并提高运行效率,整个供暖季系统节能13. 1%、系统COP提高9. 6%。本文研究揭示了定流量空气源热泵-风机盘管供暖系统采用变水温控制具有很大节能潜力,预测了变水温方法具有良好的可行性和应用价值。     

低温空气源热泵的现状与发展

热泵作为一种节能技术受到了世界各国的普遍重视，而空气源热泵可从环境大气中吸取丰富的低品位能量，使用方便，安装费用较低，因此，空气源热泵成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种。但是，空气源热泵的应用范围受到气候条件的约束。随着室外温度的降低，用户的需热量不断增加。当室外气温很低时，空气源热泵的制热量不能满足用户采暖要求。同时，随着压缩机压力比的增加，其COP急剧下降，排气温度迅速升高，从而导致压缩机不能正常运行甚至损坏。国内外学者针对这样的问题提出了不同的解决方案。通过对一些低温空气源热泵研究成果的分析比较，对更好地促进空气源热泵技术的发展具有积极意义。     

严寒地区被动房热泵空调机组冬季性能测试与分析

由于被动房围护结构具有良好的保温隔热性能，而严寒地区冬季时间长，室内外温差大、比焓差大，因此新风系统能耗在供暖空调系统总能耗中占比较大。本文对严寒地区某被动房的新风系统冬季运行参数进行了测试，对空气源热泵机组在严寒地区的运行效果进行了分析。结果表明：实际运行时，当室内人员较少时，该机组送风温度、送风量均能满足设计标准和舒适度的要求；热泵机组随室外空气温度的降低出现制热量不足的情况，当室外空气温度升高到-7℃时，该机组的性能系数达到了1.87,高于标准下限值要求。建议该机组在室外空气温度高于-7℃时工作。     

增大蒸发器面积对延缓空气源热泵冷热水机组结霜的实验与分析

实验研究了增大室外蒸发器面积对空气源热泵冷热水机组蒸发温度的影响,通过对我国可应用空气源热泵地区主要代表性城市气象资料的整理分析,统计计算了未增大蒸发器面积和蒸发器面积增大一倍时,空气源热泵冷热水机组在各地区的结霜时间。结果表明,当室外蒸发器面积增大一倍后,空气源热泵冷热水机组的蒸发温度平均提高了约2.5℃;在空气源热泵运行季节内,机组在不同地区的结霜时间减少了5.21%～82.96%。     

空气源热泵辐射供暖系统控制策略模拟研究

以寒冷地区100 m2典型建筑为对象,基于TRNSYS软件搭建空气源热泵辐射供暖系统瞬态仿真模型,研究空气源热泵变供水温度控制策略。在室外温度设定控制调节理论模型基础上,通过对供暖系统整个采暖季的模拟,得到采暖季平均供水温度与平均室外温度,在保证室内温度的前提下,确定空气源热泵随室外温度调节供水温度曲线。研究结果表明:该控制策略相较于传统空气源热泵定供水温度控制策略,采暖季系统可节能16.7%。     

商业大厦清洁供暖改造方案技术经济性分析

以石家庄某商业大厦为研究对象,对清洁供暖改造方案的技术经济性进行分析。清洁供暖系统利用相变蓄热技术,缓解空气源热泵在低温环境下能效降低、易结霜等问题,适用于供暖期室外温度持续偏低的北方地区。供暖期,清洁供暖系统运行稳定、高效,室内温度可保持在20～22℃。与改造前相比,清洁供暖系统年电费降低40.5%。系统生命周期一定时,清洁供暖系统年费用小于原供暖系统,清洁供暖系统的经济性更优。     

低环境温度空气源热泵在寒冷地区的供暖效果

结合实际工程,对低环境温度空气源热泵在寒冷地区的供暖效果进行实测分析。供暖初期典型日,室外温度范围为-5～0℃,热泵机组出水温度平稳,平均出水温度为41.2℃。供暖中期典型日,室外温度比较低(变化范围为-11.4～-3.9℃),热泵机组出水温度仅随室外温度的降低出现了小幅下降,平均出水温度为37.1℃,总体保持平稳。符合GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》第5.4.1条的规定(热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用35～45℃,不应大于60℃)。供暖中期的热泵机组制热性能系数低于供暖初期。在供暖初期,热泵机组平均制热性能系数超过3.0。在供暖中期,热泵机组平均制热性能系数接近3.0。室外空气温度是低环境温度空气源热泵性能的主要影响因素之一,低环境温度空气源热泵性能满足寒冷地区供暖要求。     

一种新型寒冷地区空气源热泵系统的实验研究

为了提高空气源热泵系统在寒冷地区采暖时的制热能力,本文中提出一种新型的空气源热泵系统。该系统将双级压缩循环与压缩机散热回收系统有机地结合,并辅以低压补气增压装置,提高热泵系统的低温适应性。实验结果表明,在-20℃的低温环境下,制取50℃采暖热水时,制热性能系数为1．76,压缩机排气温度低于100℃,系统可以长时间安全稳定可靠地运行。     

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%。     

闪发式宽温区空调数学模型的研究

提出将带有闪发器的补气增焓技术应用于宽温区空调系统,建立了其系统数学模型,并对其进行性能模拟分析。结果表明,采用补气增焓技术较传统单级压缩系统可降低压缩机排气温度15℃以上,有效地提高系统运行的可靠性。研究还发现,采用补气增焓技术可以有效提高系统的制冷量,但耗功的增加导致其系统COP低于传统单级压缩系统。