直膨式太阳能热泵制热性能的对比研究

直膨式太阳能热泵(direct expansion solar assisted heat pump,DX-SAHP)可直接吸收利用太阳能,进而提高热泵的蒸发温度和性能系数(COP),有利于改善热泵的热性能和结霜。本文在带有太阳模拟发射器的焓差实验室中建立直膨式太阳能热泵和常规直彭热泵的对比实验,对不同条件下的热泵系统参数进行测量并进行性能对比和分析。实验结果显示,直膨式太阳能热泵能够吸收太阳能,在辐照度分别为100和200 W/m~2的工况下,系统制热功率比无辐照时的制热功率分别提高9.8%和21.8%,COP分别提高11.7%和23.7%,且除霜启动延迟23 min;辐照度为200 W/m~2时,直膨式太阳能热泵在环境温度5℃下的制热功率比1℃下的制热功率提高16.92%;在室外温度为1℃,相对湿度为95%的工况下,提高太阳辐照度,可有效减小涂层蒸发器进出口温度的波动,提高蒸发器运行的稳定性。此外,直膨式太阳能热泵在运行过程中吸收的太阳辐射被用来蒸发液态制冷剂工质,导致压缩机进气量增加,系统的制热功率和COP提高。     

基于水蒸气工质新型压缩-吸收式热泵循环性能分析

针对常规热泵在工业余热利用领域应用温度范围受限的技术难题,该文对一种压缩-吸收式耦合热泵系统在大温升工况下制取约130 ℃热水或蒸汽开展研究。首先介绍耦合热泵循环的运行原理,构建耦合热泵的完整热力学模型,通过EES软件最优化函数计算发现吸收侧压力越低,循环性能系数（COP）越好,同时在溶液热交换器出口浓溶液温度高于结晶温度10 ℃及溶液放汽范围为5.0%~5.5%的约束条件下,以某工业余热回收工况为设计工况,其中余热热水进/出口温度为90/75 ℃,余热水流量为30 kg/s,高温热水进/出口温度为100/125 ℃,吸收与发生侧最优压力值分别为40和2.2 kPa,对应耦合热泵的COP为9.8。同理分析了不同余热热水出口温度及高温热水出口温度变化工况下系统的循环性能,验证了该循环在高制热温度下仍具有较好的性能系数。     

寒冷气候条件下耦合双级热泵制热性能实测与分析

建立耦合双级热泵制热系统,即设定空气源热泵作为一级预热机组,水源热泵机组作为二级制热机组,从而实现双级耦合制热。实验对空气源热泵在各种实际工况下运行的COP值进行测量与分析,当环境温度在-5℃时,若循环制热温度20℃左右．其COP值仍能够达到4;水-风式水源热泵机组在15～20℃水源循环进水温度时,能耗比（COP）值平均超过4;同时,实验还在对建型的耦合双级热泵装置进行实际测量的基础上．得出客观结论．即使在寒冷的气候条件下,双级热泵仍能够保持较高的节能效果和使用效果。     

热回收型地下水源热泵系统性能研究

设计了一种热回收型地下水源热泵系统试验装置。在设定工况下(冷却水进、出口温度分别为18,29℃,冷冻水进、出口温度分别为12,7℃,生活热水流量为750 L/h),测定了常规地下水源热泵系统和热回收型地下水源热泵系统的制冷量、压缩机功率、COP以及EER,并对其变化规律进行了分析。研究结果表明,与常规地下水源热泵系统相比,热回收型地下水源热泵系统性能有了明显改善,节能效果显著。     

二氧化碳热泵热水器系统运行特性

二氧化碳因其具有良好的环境性能及其在跨临界循环运行下所具有的独特热力学优势,一直是制冷、空调、热泵行业的研究热点。为了研究二氧化碳跨临界循环热泵热水器的系统运行特性,项目组设计并搭建了水源型二氧化碳热泵热水器测试系统,测试了在不同气冷器进、出水温度,不同蒸发器进水温度及不同电子膨胀阀开度下,系统运行时性能系数(COP)、制热量及制冷量的变化值,初步掌握了二氧化碳跨临界循环热泵热水器系统的运行特性。     

高效换热的CO2水源热泵系统的实验研究

为进一步提高跨临界CO2水源热泵系统的效率,对原有试验台进行改造,建立新的CO2水源热泵系统。新的水源热泵实验台采用新型套管式蒸发器和气体冷却器。在实验中考虑气体冷却器进水温度分别为15、20、25℃3种工况,对CO2水源热泵提供温度为45~70℃热水时系统的性能进行分析。结果发现,采用新型换热器可使热泵系统效率提高。气体冷却器进水温度越低,热泵系统的制热效率越高。降低冷却器出口工质的温度有助于提高系统的制热效率。相同的进出水温度下存在较优的蒸发温度。制取的热水温度越高,热水的质量流量越低。     

水源CO2热泵的全工况性能与匹配性分析

通过对60kW水源CO_2热泵的实验测试,在获得的911组实验数据的基础上,建立了用于反映热泵系统性能和循环参数随运行工况变化趋势的BP神经网络拟合模型,综合分析了系统在供水温度为55~100℃、回水温度为10~50℃、热源温度为5~50℃和电子膨胀阀开度为50~400步的全工况范围内的性能,从而为该类型热泵系统性能的预测和系统设计提供了数据参考。在对四种工况下,即15/55/15℃、15/90/15℃、15/90/30℃和30/90/30℃时系统运行参数的比较分析的基础上,定性评价了系统在全工况范围内的匹配性。     

基于平板热管的太阳能-空气能双源集热蒸发器性能实验研究

设计一种基于平板热管的太阳能-空气能双源集热蒸发器及由其组成的新型直膨式热泵系统,并对其进行实验研究与分析。实验测试平板热管在制冷剂低温取热条件下的均温性与导热性能,热泵运行工况下集热蒸发器表面温度分布、光电光热性能,以及在不同天气条件不同运行模式下热泵系统性能。结果表明,平板热管在低温取热条件下当量导热系数可达6.8×10⁵W/(m·℃),集热蒸发器运行时纵向最大温差为3.9℃;在夏季晴朗天气条件下运行太阳能模式制热水时热泵平均COP为3.62;在低辐照阴天下运行太阳能-空气能双源模式与太阳能模式相比,单位面积集热功率提高18.8%,系统平均COP提高5.7%;在无辐照的夜晚,运行空气源模式系统COP为2.54。     

太阳能热泵多功能复合机监控系统设计与实验分析

鉴于直膨式太阳能热泵多功能复合机(DX-SAHPM)实验系统研究需要,该文给出了温度、压力、流量检测和热物理参数实时监控的PLC监控系统设计方案.该方案实现了太阳能热泵多功能复合机实验系统工况参数的自动检测、PID控制、监控与存储,并可根据系统实际检测需要进行必要的功能扩展(包括参数实时动态显示、热性能系数COP计算等),从而实现对被控量的智能控制.     

EXPERIMENTAL RESEARCH ON TWO NATURAL WORKING FLUIDS OF MODERATELY HIGH TEMPERATURE HEAT PUMP

以筛选适合中高温热泵工况,环境性能优良的自然工质为目标,在理论循环分析基础上,采用指定工质侧参数的循环性能对比实验评价研究方法,在水-水蒸气压缩式热泵实验台上,对理论循环性能优良、样品可得的自然工质HC600(丁烷)、HC600a(异丁烷),在蒸发温度为30 ～ 50℃,冷凝温度为60 ～95℃范围进行实验研究.研究结果表明,两种自然工质中高温热泵循环性能优良,两者在较低温度工况循环性能差别不大,在较高温度工况HC600的循环性能优于HC600a,在蒸发温度为44℃,冷凝温度为90℃时,丁烷和异丁烷COP分别为3.84和3.33,但两种工质的可燃性应引起足够重视.     

Evaluation and optimization of water source heat pump for district heating: A case study in steel plant

Using high-temperature heat pump technology to recover waste heat of circulating cooling water in a steel plant for central heating system not can only reduce the temperature of circulating cooling water to meet the needs of smelting process but also can save energy and protect environment as well as bring great economic benefits to steel plant that can sell heat to the heat users. The energy consumption equation of heat pump central heating system was established based on the energy consumption of heat pump, energy consumption of water pump, and heat loss. The optimal inlet water temperature, inlet flow rate, and the number of operating heat pump modules at different outdoor temperatures were calculated by genetic algorithm. The superiority and operating control strategy of heat pump central heating system were discussed. The results show that with the increase of outdoor temperature, the optimal inlet flow rate and the number of operating heat pump module decrease. However, the inlet water temperature almost does not change. It is more suitable for the heat pump central heating system to change the inlet flow and the number of operating heat pump modules. The operating control strategy equation was established by linear fitting, which provides guidance for the engineering application of heat pump central heating system.     

某宾馆水源热泵系统中变频技术的应用

某宾馆工程地下水源热泵空调系统中,热泵机组在实际运行中不总处于满负荷运行状态。通过采用变频技术和改变深井泵的供水流量,既满足热泵机组所需的水量、节省了水资源,又降低了电费及水费等运行费用。整个冬季供暖期深井泵采用变频技术后,共节省供水量419271m3,共节省耗电量104110kWh,全年共产生经济效益15.48万元。     

350 MW余热锅炉变工况运行特性分析

  目的  整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术是高效、低碳的发电技术,余热锅炉是IGCC的组件之一。文章旨在研究余热锅炉变工况运行特性以提高整体煤气化联合循环发电技术的效率。  方法  通过分析余热锅炉的工作原理及传热传质原理,使用MATLAB软件展开编程计算,探究给水温度、给水压力、液相换热系数以及气相换热系数与余热锅炉内吸热量的关系。  结果  结果发现,当液相换热系数在200～1 000 W/(m2·K)和气相换热系数在20～100 W/(m2·K)范围内时,如果给水温度从30 ℃增加到100 ℃或给水压力增加,余热锅炉的吸热量将不断减少。反之,假设给水温度在30～100 ℃范围内,当液相换热系数从200 W/(m2·K)增加到1 000 W/(m2·K)或气相换热系数从20 W/(m2·K)增加到100 W/(m2·K)时,余热锅炉的吸热量不断增加。  结论  在液相换热系数与气相换热系数不变的情况下,给水温度或给水压力增加,余热锅炉的吸热量会减少;在给水温度与给水压力不变时,液相换热系数或气相换热系数增加,余热锅炉的吸热量会增加。     

循环水泵节能改造与应用

水泵流量、扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比。对于流量经常变化的场合,采用变频调速技术,控制电机转速,改变泵的流量和扬程,可节约电能50%,显著降低节流损耗,且生产工艺稳定,具有调速性能好、节能效果显著、运行工艺安全可靠等优点。根据运行参数,输送同等流量的水,减少压头损失40m,电流降低约40A,节约用电14kW.h,按目前工业电价0.67元/kW.h计,每年产生直接经济效益8万余元。叶轮切割也是常用的节能技术之一,其技术实施要满足三个条件:水泵实际循环流量满足系统需求,水泵铭牌扬程高于实际扬程5m以上;水泵在装置内所有循环系统主支路调节阀全开时,循环水泵的运行电流超过额定电流;能够降低装置循环系统的阻力。应用叶轮切割技术后,单台水泵工作电流由32A降至30A,一年节电68590kW.h。     

太阳能-空气复合热源热泵热水器的性能模拟与分析

介绍了一种新型太阳能—空气复合热源热泵热水装置(SAS-HPWH)。该装置通过使用独特设计的螺旋翅片蒸发管的平板型集热/蒸发器,可以在不同的天气情况下切换运行太阳能热源热泵模式、太阳能与空气双热源热泵模式和空气源热泵模式,制取生活热水。论文主要针对自行设计的一台150L的SAS-HPWH,建立系统的数学模型,并以太阳能输入比例为准则研究系统的运行模式与特性。模拟结果显示该热水器在不同天气特征情况下可高效率地制造55℃热水。论文还分析了太阳辐射、环境温度以及压缩机的容量对系统特性的影响,提出使用变频压缩机,根据不同的天气情况调节制冷剂流量,进一步提高系统的整体性能。     

基于流态冰的冰源热泵能效及经济性研究

基于流态冰的冰源热泵可以利用近冰点淡水或海水相变潜热作为热源,具有采暖能效高、适用性广的特点。为研究新型冰源热泵在采暖期的能效及经济性,选取我国典型供暖区域的5个城市作为研究对象,结合近5年采暖期各城市的气象参数,分别模拟计算空气源热泵、冰源热泵、地源热泵的系统能效。通过计算各热泵机组的初投资及采暖期运行费用,确定了不同类型热泵系统的静态投资回收期。结果表明,本文提出的新型冰源热泵在采暖期的系统能效较高,为2.8 ~ 3.2。相较于空气源热泵和地源热泵,哈尔滨地区冰源热泵系统的初投资及运行费用最低,不存在静态投资回收期。在北京、郑州、武汉、南京地区的静态投资回收期分别为3.0年、5.1年、2.3年、2.6年。基于流态冰的冰源热泵在冬季供暖方面有很好的应用前景。     

冰源热泵系统在设施水产养殖中的技术经济性研究

针对目前刺参养殖的水温调控系统能耗大及适用性差等问题,提出基于冰源热泵的高效清洁供热及结合跨季节蓄冷实现全年冷热管理的技术思路,采用冰源热泵系统和跨季节蓄冷型冰源热泵系统对养殖水体温度进行调控,建立模型定量对比分析系统的运行能效及技术经济性.结果表明:(1)冰源热泵系统供热和供冷时的性能系数分别为3.33和3.39,全...     

竖炉球团低温烟气余热的利用研究

对大冶球团厂两台竖炉（8 m2和10 m2）炉顶烟气温度为120℃、烟气总量120 050 Nm3·h-1的余热资源进行了利用研究,通过热管换热器换热后为职工澡堂提供热量,同时在确定了烟气余热利用方案后进行热平衡分析计算和经济、环境效益分析。计算结果表明：低温烟气余热可以产生的热水流量为6.93 kg·s-1,每小时为澡堂生产25 t 50℃的热水,经济效益大约为20万元？年-1;每天可节约的热能为2.52×107 kJ,折合标准煤860 kg,每年可节约成本15万元。     

热泵工艺在油田注水站的应用分析

热泵系统也称余热回收系统,是使用部分驱动能源(如燃气、蒸汽、燃气或热水),将余热形式为地热水、冷却水、洗涤水或伴油污水,温度在20~70℃的低品位能量取出,转移到45~100℃的中高温热媒中的系统。热泵系统在利用低品位热能的同时,仅消耗少量电能,节能效果显著。我国直到20世纪90年代,开始大面积应用热泵技术。目前,在热泵制造、安装和运行规模上,已走到了国际前例。现在,不管是压缩式热泵,还是吸收式热泵,也不论是设备还是系统,其技术已经成熟,热泵机组制热温度达到45~100℃,COP值(能量与热量之间的转换比率,简称能效比)也达到相当高的水平,机组的超小型化和超大型化技术得到长足发展,被广泛应用到建筑、烘干、石油化工、医药、筑路等领域。以热泵工艺在油田注水站的应用为分析对象,针对热泵的起源、发展、工作原理及在注水站的应用展开论述,着重从初期投资、运行费用、人工费用、社会效益、节约清水及10年费用现值方面,对注水站采用热泵冷却工艺与常规冷却工艺进行对比分析,提出了注水站采用热泵工艺有利于提高注水站系统的热能效率,降低运行成本,减少加热炉加热过程中产生的废气和余热排放,实现节能减排,对于热泵工艺在大庆油田注水站的应用具有借鉴意义。     

江水源热泵机组年运行能耗预测方法研究

在建筑工程的可行性研究阶段,空调系统冷热源的年运行能耗预测是静态投资回收期分析、全寿命周期成本分析中的核心组成部分,是冷热源选型的重要依据之一.然而,在实际项目中通常选用IPLV/NPLV、设计工况COP进行年运行能耗估算,计算结果与实际能耗有较大的误差.在已知建筑设计冷、热负荷的前提下,引入平衡温度概念,采用BIN方法预测不同温度下的建筑负荷,通过参数修正的方式预测江水源热泵机组在部分负荷率情况下功率,将热泵机组功率修正系数的变化函数拟合为水源侧进水温度和负荷侧回水温度的多项式.对长江上游地区江水温度及气象参数进行监测,并建立了江水温度与空气于球温度的数学关系.提出江水源热泵机组年运行能耗预测方法.该方法反映了系统运行的实际特征,且计算过程较为简单,可以在实际工程中应用.