R410A充注量对直膨式太阳能热泵热水器性能的影响

基于太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型和系统制冷剂充注量模型,编制了以R410A为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.在集热器出口过热度维持不变的条件下,计算了不同充注量下系统热性能参数,分析了充注量变化对系统热性能的影响特性.结果表明：随着制冷剂充注量的不断增加,蒸发压力和加热时间逐渐减小,压缩机瞬时功率和集热器集热效率逐渐增大;而且,制冷剂充注量的变化对冷凝压力和系统性能系数(COP)的影响很小.     

基于有限时间热力学结霜工况热泵性能分析

研究了结霜工况下蒸发温度变化对空气源热泵性能的影响.依据有限时间热力学内可逆原理,简化了结霜工况下的空气源热泵循环过程,并分析了实际热工过程的最大能效输出.利用CYCLEPAD软件,对结霜工况下的空气源热泵结霜性能进行数值模拟,得到结霜工况下制热量,机组的制热性能系数,压缩机排气温度等性能参数随时间变化的规律.研究表明,当蒸发温度发生骤降时,热泵机组的其他性能参数也随之骤降.因此,蒸发温度的变化能够表征空气源热泵在结霜工况下的运行性能.     

太阳能增效的复叠式空气源热泵系统能量分析与及分析

为了提高空气源热泵的效率和稳定性,提出一种太阳能增效的复叠式空气源热泵系统,建立系统的能量模型和模型,以R134a为制冷剂进行计算分析.结果表明:随着中间冷凝温度的升高,系统机械性能系数先增大后减小,当中间冷凝温度为38 ℃时,系统机械性能系数达到最优值;随着中间冷凝温度的升高,效率先增大后减小,当中间冷凝温度为22 ℃时,效率达到最优值;系统机械性能系数、制热量、损失随着蒸发温度的升高而增大;随着太阳辐射照度的增大,系统机械性能系数、效率及制热量均有明显提升;系统中损失最大的部件为集热发生器,提高集热效率、采用合理的运行参数是提高系统效率的关键.     

太阳能光热空气源热泵制热技术研究综述

有利于节能减排及国家能源结构战略性调整的太阳能光热空气源热泵,作为重要的太阳能结合空气能制热技术,在直膨式、水箱换热式、相变蓄热式等系统结构的研发方面,已经取得长足进展。直膨式太阳能热泵的制热性能系数,相比于常规空气源热泵可提高25%以上,相当于电热水器的3倍以上、冷凝式燃气炉的1.3倍以上;水箱换热式制热系统相比常规的热水及空调系统的全年平均节能率,可达25%以上;相变蓄热式系统的制热性能系数普遍可达3.31以上。面对"十三五"阶段全国加速城镇化的新常态,研究路线需要更加偏向适用于高层建筑用户,即将庞大、分散的系统结构集成一体化,以适应广大高层建筑用户垂直、狭窄的外立面安装环境。     

结霜工况下空气源热泵动态特性的数值模拟与实验验证

对结霜工况下空气源热泵的动态特性进行了数值模拟，并在室外环境空气温度及相对湿度分别为-15～3℃和50％～90％范围内对一台空气源热泵空调器的动态性能进行了实验研究，测量了不同结霜工况条件下热泵空调器的动态性能参数、室外换热器结霜量及壁面温度分布．在此基础上分析了进风温、湿度对空气源热泵空调器性能的影响．实验结果表明：在室外换热器表面结霜的初始阶段，热泵系统的制热量及性能系数均有所提高，但在结霜的后期，热泵性能迅速衰减，与数值预测结果一致；对于相对湿度不同的进口空气，其温度为0～3℃时室外换热器表面结霜速度最快，在此温度范围内结霜对热泵性能影响最大．     

直膨式太阳能热泵热水器不同工质的性能分析

为了研究直膨式太阳能热泵热水器,分别采用R22、R410A和R290作为工质的性能,建立了太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和膨胀阀的集中参数模型以及系统工质充注量模型,编制了直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.比较发现,理论模型计算值与文献实验结果吻合较好.在不同环境参数和运行参数的工况下,对采用3种热泵工质的系统性能系数、集热器的集热效率和系统制热功率进行对比分析.结果表明:R290系统的性能系数明显高于R22和R410A系统,R410A系统的集热效率和制热功率略高于R22和R290系统;环境参数对R290系统的影响程度大于R22和R410A系统;压缩机转速的变化对R410A系统影响显著,而水箱水温的变化对R290系统影响较明显;R290和R410A系统的最佳工质充注量分别约为R22系统的46%和95%.     

闭式江水源热泵系统水流量最优值的计算方法

闭式换热盘管内的水流量变化影响水源热泵系统的整体性能.建立了水源热泵系统能耗数学模型和最佳水流量计算方法,通过水源热泵系统性能的理论计算,得到热泵系统整体性能系数与冷却水温度及冷却水设计流量百分数的拟合关系式;理论关系式表明,在定机组进水温度工况下,系统COP值在某一循环水设计流量百分数下取得最优值.在长江重庆段建立了闭式江水源热泵试验台,进行了变流量的冬夏季工况实验,实验结果与理论计算结果趋势一致.该计算方法可以为闭式水源热泵系统性能的进一步研究提供参考.     

直管套管内超临界二氧化碳热力性能研究

为了解决气冷器内不可逆损失对换热性能的影响问题,提高直管套管式气冷器的热力性能,对超临界二氧化碳套管式气冷器内二氧化碳与冷却水之间的热量传递过程进行了研究。采用Fluent数值模拟软件与熵产分析方法,通过改变操作压力、二氧化碳质量流量及冷却水的质量流量和进口温度进行数值计算,得出气冷器中二氧化碳和冷却水沿管长的温度分布情况,并依据热力学第二定律熵产分析方法,对直管套管内热力过程进行计算,得出沿管长的熵产分布情况。结果表明,随着压力的增加,沿管长方向的熵产逐渐增大;随着二氧化碳质量流量的增加,熵产逐渐减小;随着冷却水质量流量的增加,熵产增加幅度不明显;随着冷却水进口温度的增加,熵产随之减小。研究结果可为二氧化碳热泵气冷器运行参数与结构的设计以及二氧化碳热泵的工程应用提供一定的参考。     

太原地区太阳能耦合空气源热泵一体化热水系统性能分析

为解决太阳能热水系统占地大、供热水稳定性差、空气源热泵冬季易结霜、能效比较低的问题,提出太阳能/空气能蒸发集热器并构建其热泵热水系统.建立该系统的TRNSYS模型,分别研究太原地区的夏季和冬季工况的系统制热性能参数变化情况.研究结果表明:在夏季高温太阳辐射照度大典型工况下,该系统平均制热性能系数(COP)值为6.026,较空气源热泵热水系统提高44.16%;在冬季低温高湿易结霜典型工况下,该系统平均COP值为3.25,较空气源热泵热水系统提高6.56%.     

纯电动汽车双热源热泵系统性能分析

针对纯电动汽车双热源热泵系统,采用单一空气源热泵模式和双热源热泵模式进行系统实验,得到系统的性能参数,推得各部件损失占比等.结果表明:吸取1kW废热后,制热量和能效比最大,分别提高了46.58%和28.07%;部件相对损失占比最大的为压缩机46.64%~50.07%,其次是冷凝器30.09%~33.40%.     

地表水源热泵系统冷热源利用的节能评价

分析了地表水源热泵系统的冷却水温度、流量和扬程等因素对水源热泵系统能效比的影响.以空调冷负荷和冷冻水参数作为控制目标,提出了包含水源热泵机组能耗的冷却水系统能效比分析模型.利用该模型分析了地表水直接进入热泵机组的地表水源热泵系统和以板式换热器间接换热的地表水源热泵系统的运行能效.结果显示,冷却水温度变化对能效比的影响大于冷却水系统静扬程变化对能效比的影响.部分负荷工况下冷却水温度为23~24℃时系统能效比达到最大值.     

小型海水源热泵空调系统的设计

设计制作了一台海水源热泵空调系统,该系统以海水作为热源。制作设计采用功率为1 100 W定速压缩机,考虑到海水的腐蚀性,海水端换热器选用不锈钢材质的板式换热器。对设计的系统进行实验,结果表明:系统的能量/热量转换效率(coefficient of performence,COP)和制冷性能系数(energy efficiemy ratio,EER)分别为4.159和4.412,比空气源的热泵空调系统(等功率)的COP和EER分别提高26%和33.6%,并且本系统无结霜现象,不会产生城市的热岛现象。     

土壤源热泵地下U型埋管换热器传热模拟研究

介绍了几种常见土壤源热泵U型埋管换热器传热模型,建立了单U型垂直埋管换热器的非稳态传热模型.采用隐式有限差分法对冬季运行工况进行数值模拟,得到了U型埋管出口水温的变化规律及土壤温度场的分布规律.     

地源热泵制热性能实验系统设计与分析

介绍了地源热泵实验系统,设计了实验装置测试系统和测试步骤;研究了地源热泵机组制热性能参数测试方法,并且对地源热泵机组供热量和COP值进行测试及数据分析。试验表明,地源热泵制热性能实验系统设计是正确可行的。     

开式吸收式热泵型真空干燥系统建模及性能分析

针对传统谷物干燥能耗高,粉尘、废热污染严重,干燥品质较差的问题,提出了一种连续型谷物真空干燥系统,该系统采用开式吸收式热泵回收利用谷物在干燥过程中产生的水蒸气及其汽化潜热,兼具低温真空干燥与热泵节能的双重优势。以连续型真空干燥滚筒实验为依据,设计了基于开式吸收式热泵的连续型真空干燥系统;建立了该系统的物质、能量守恒数学模型;并依托Aspen Plus软件对整个系统流程进行建模,分析了干燥压力、溶液热交换器效率、加热温度和稀溶液浓度对系统性能系数(coefficient of performance,COP)及干燥能耗的影响。结果表明:设计工况下系统COP为1.728 5,干燥能耗为3 346.92 kJ/(kg·H_2O),降低当前传统谷物干燥机能耗的37%;该系统在理论上具有可行性且节能效果显著。提高溶液热交换器效率、降低加热温度以及降低稀溶液浓度均能提高系统COP,降低干燥能耗。     

喷气增焓空气源耦合地源热泵系统的性能优化

针对山西省太原地区地源热泵应用导致土壤热平衡难以满足的问题,在传统空气源耦合地源热泵系统的基础上,设计一套新的喷气增焓空气源耦合地源热泵系统,并建立相关的数学模型.以太原地区某一建筑的应用为例,利用DeST软件模拟计算案例建筑全年冷、热负荷需求特征,利用TRNSYS软件仿真分析常规地源热泵、空气源热泵、喷气增焓空气源耦合地源热泵系统的性能,并对新的喷气增焓空气源耦合地源热泵系统性能进行优化.结果表明:案例建筑全年累计冷、热负荷比为1.57∶1.00,应用常规地源热泵后,土壤初始温度和最高温度逐年下降,10 a后平均温度降幅14.3%;与常规地源热泵系统比较,喷气增焓空气源耦合地源热泵系统初投资节省12.5%,节省25.8%的打井数,节省33.9%的运行费和15.9%的总费用,可解决埋管区土壤冷、热不平衡、埋管面积不足的问题,夏季性能系数(COP)提升26.2%,冬季制热性能系数(COP_h)提升12.3%.     

寒区隧道地源热泵供热系统及优化分析

为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中.系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成,可用于隧道洞口段衬砌和排水系统加热.在分析研究该系统传热机理的基础上,建立考虑热阻和热源的隧道取热段传热模型,利用叠加原理、格林函数法和拉普拉斯变换法相结合的方法获得其解析解.热交换管间距对热交换管换热量有显著影响,随着管间距的增加,换热量呈线性增加.热交换管换热量随隧道埋深的增加而呈线性增加,热交换管应布置在埋深深的部位.与热泵持续运行相比,间歇运行有利于土壤温度场的恢复,有助于提高热泵运行效率.     

空气源热泵换热器与岗亭壁体一体化供暖性能

设计一种由太阳能供电、空气源热泵换热器与亭壁一体化的供暖岗亭.首先,建立一体化岗亭设备模型,并采用Matlab语言编制仿真程序,对岗亭进行性能模拟;然后,选取太原某日工况,对岗亭模型进行实验验证,并对其供暖季性能进行分析.结果表明:亭壁蒸发器吸收室内外两侧空气热量、得热量比相同条件下,常规风冷蒸发器高31.41%;供暖季系统性能系数(COP)为3.22~4.96,平均COP值为4.18,高于常规风冷热泵,节能效果良好;供暖季太阳能发电量可满足岗亭热泵压缩机耗电量需求,证明岗亭可实现供暖零能耗.     

地埋管地源热泵系统源侧（火用）分析

摘要：建立了地埋管地源热泵系统的源侧热力学（火用）分析模型,模型中考虑了持续热扰动和环境温度变化对产出（火用）的影响,并对不同气候区域和不同埋深地埋管换热系统进行了（火用）分析．结果表明,长期运行时,环境温度的变化对欠用增量有显著影响,合理控制热泵的运行时间可以使系统获得较高的（火用）增量;埋深的减小使泵耗功明显增加,甚至会高于系统从热源得到的（火用）增量,而埋深超过100m时,深度的增加对提高火用增量来说并不经济．提出了地埋管换热器（火用）效比这一参数,对评价地埋管换热器获取（火用）增量的效率、经济性,以及确定地埋管地源热泵系统合理的运行时间有理论指导意义．