空调系统中常用热泵技术分析

热泵是一种使热量从低位热源流向高位热源的高效节能装置,在空调系统中运用热泵技术主要有空气源热泵、地下水源热泵、污水源热泵以及土壤源热泵等几种方式。本文对这几种热泵技术进行了总结,详细分析了它们的特点及适用场合。     

一种太阳能与空气源双热源热泵系统的性能研究

针对单一空气源热泵和单一太阳能热水器的不足,提出太阳能-空气源双热源热泵系统,分析了太阳辐射强度对系统运行的影响.通过太阳能辅助热泵与空气源热泵运行对比实验得出,在整个加热过程中,太阳能辅助热泵系统的系统运行性能和加热水速率均优于空气源热泵系统.太阳能辅助热泵系统的性能系数COP平均值约为单一空气源热泵系统的3倍.在冬季环境温度较低情况下,太阳能辅助热泵相对于空气源热泵具有明显优势.     

一种三热源热泵热水系统及其节能评价

文章对空气源热泵热水系统、地下水源热泵热水系统和三热源热泵热水系统进行对比分析。三热源热泵热水系统是空气源、污水源和能量回收联合热水系统,空气源热泵利用夜间谷电运行生产热水,午后洗浴废热能量回收后,污水源热泵在峰电下运行生产热水。火用评价结果表明,该系统稳定性好,运行成本低,年平均火用效率高,值得推广。     

双热源热泵空调机组

阐述了空气源热泵的原理与特性,提出了一种双热源热泵,在夏天制冷时回收冷凝热,节能降耗,冬天制热时启用水换热器,以生活废水为低温热源,提高制热量,并分析了它的运行经济性,得出了节能增效的结论.     

污水源热泵热能经济技术分析

污水源热泵是一种以城市或工业污水作为热源/热汇的空调系统.文章介绍了污水源热泵的工作原理和性能特点,利用财务净现值法和动态费用年值法对污水源热泵和风源热泵系统进行了经济技术对比分析;结果表明,采用污水源热泵可以大幅降低固定资产投资,减少能源和水资源消耗,具有较大的经济和社会效益.     

并联冷凝式空气源热泵热水系统研究

以热泵热水技术为基础,针对目前热泵热水系统能源利用效率较低、冷凝器换热量及进出口水温差较大等缺点,提出并联冷凝式空气源热泵热水系统。针对我国南方亚热带季风气候全年水温波动较大等特点,以长沙地区为例,对并联冷凝式空气源热泵热水系统分别设计夏、冬运行模式以确保全年不同水温条件下系统能较好运行。利用工程热力学虚拟实验室CYCLEPAD建立普通空气源热泵热水系统及并联冷凝式空气源热泵热水系统模型并进行计算分析。研究结果表明:在长沙地区,相对于普通空气源热泵热水系统,并联冷凝式空气源热泵热水系统能有效分散冷凝器总换热量及降低冷凝器进出口水温差;系统在夏季工况下平均COP(coefficient of performance,性能系数)从5.10升至6.30,提升23.53%;在冬季工况下平均COP从3.69升至5.29,提升43.36%;系统在夏季工况下平均每月运行能耗从2 447 kW·h降至1 972 kW·h,降低19.41%;在冬季工况下平均每月运行能耗从5 066 kW·h降至3 539 k W·h,降低30.14%;系统全年节能效果良好,且在冬季节能效果更显著。     

污水源热泵技术浅析

本文简要介绍污水源热泵的特点、工作原理及分类。本文将污水源热泵系统与地下水水源热泵系统、燃气锅炉供热＋普通空冷空调供冷相结合的供能方式进行了比较，结论如下：在投资有效期内（按20年考虑），综合比较3种方案的费用，污水水源热泵系统的总运行费用最少。此外，根据建立的稳态水—水热泵机组模型，模拟了机组在污水量和温度不同的情况下，机组各项性能指标的变化，结果表明，对任一机组，污水流量存在一个最佳值，当超过该值时机组，性能不再随其而变化。     

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.     

蓄能型蛇形管太阳能?——空气源复合热泵系统实验研究

蛇形管蓄能型太阳能——空气源复合热泵系统结合了空气源热泵技术、太阳能利用技术和蓄能技术三者的优点,是一种高效新型的热泵系统。在搭建好实验台后,通过实验分析了该系统在常规空气源热泵供热模式、蓄冷模式、取冷模式、蓄能热泵供热模式、边蓄热边供热模式下的性能特性。实验结果证明蓄能型蛇形管太阳能——空气源复合热泵系统运行高效、安全、稳定可靠。     

新型污水源热泵空调的实验研究

污水源热泵空调技术节能减排效果显著,是各类热泵技术中发展和应用前景最好的技术.文章提出了一种新型污水源热泵,通过利用蓄能器装置在夜间用电低谷时进行蓄能,在热泵机组正常运行的用电高峰期对污水进行预处理,有效的缓解用电高峰期负荷过高的情况.通过对有蓄能器与无蓄能器的污水源热泵进行实验对比分析,验证了新型污水源热泵的优越性.     

寒冷地区应用中高温污水源热泵的可行性分析

东北地区污水余热资源丰富,针对东北地区住宅建筑中常用散热器供水温度超过70℃这一特点,提出中高温污水水源热泵在东北地区应用的设想;分析了中国东北地区污水排放现状和常规污水源热泵的特点,并提出了一种能在寒冷地区实现供暖的新型热泵系统,即污水/水和水/水双级热泵系统,并从经济及技术性两个方面分析了此系统在东北寒冷地区应用的可行性.     

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%.     

太阳能辅助空气源热泵冬季运行性能研究

太阳能辅助空气源热泵有效地将两种可再生热源复合利用,实现了太阳能与空气热能的优势互补,本文主要介绍了太阳能辅助空气源热泵的系统组成、运行模式及原理。通过对华北科技学院太阳能辅助空气源热泵系统实验台的冷凝器进出口温度、室内温度、耗电量等相关参数进行实测,与普通空气源热泵和其他供暖方式进行对比分析,重点研究了该系统的实际节能性。结果表明:太阳能辅助空气源热泵耗电量与空气源热泵基本持平,但太阳能辅助空气源热泵的制热量高于空气源热泵,其白天模式制热量为空气源热泵的1.4倍,COP是空气源热泵的1.5倍;夜间模式与空气源热泵相比,制热量为其1.2倍,COP是其1.2倍。同时太阳能辅助空气源热泵的运行费用与碳排放与传统区域供暖方式也有所降低,因此是一种节能减排的供暖方式。     

一种新型变浓度热泵系统的实验研究

为了解决空气源热泵系统冬季制热量不足的问题，提出了一种新型变浓度容量调节热泵系统，使用环保型工质R32／R134a进行了固定工况下变浓度稳态实验和变工况下定浓度和变浓度稳态性能对比实验．实验结果表明：固定工况下系统的制热量、压缩机耗功量和性能系数均随着低沸点质量分数的增加而增加；变工况下的变浓度运行比定浓度运行能更好地抑制制热量的下降，当蒸发器进口温度为-14℃时可使系统的性能系数提高5％，表现出相对于常规系统更节能的优势．实验结果验证了提出的实验装置具有调节系统循环工质浓度和随负荷变化调节系统容量的调节特性．     

太阳能辅助空气源热泵系统采暖能效实验分析

针对空气源热泵系统在北方冬季由于蒸发温度低而导致的制热效率低下的问题,本文采用了低温太阳能热水辅助空气源热泵采暖的解决方案,搭建了太阳能辅助空气源热泵系统试验台。本文对空气源热泵系统和太阳能辅助空气源热泵系统这两种运行模式下的制冷剂进出口温度、室内温度等参数进行了测试、对比,计算并且分析了系统的制热量和制热系数,得出太阳能热水辅助系统较空气源热泵系统,能够使室内温度提升4℃,COP提升1.3,热泵系统能够稳定、可靠、高效运行。与传统的空气源热泵系统相比,太阳能热水辅助空气源热泵系统具有较大的环保潜力、节能潜力。     

空气源热泵-地埋管换热系统蓄热性能研究

对于热负荷占优的寒冷地区,土壤源热泵系统长期运行使得土壤温度逐年降低,非采暖季利用空气源热泵为地埋管换热系统进行蓄热可有效地解决土壤热平衡问题。以实际工程为支撑,对空气源热泵-地埋管换热系统进行蓄热性能测试,结果表明：系统平均制热量可达到空气源热泵额定制热量的2.17倍,系统平均能效比为7.2,地埋管循环介质平均温差为4.5 ℃,系统运行稳定。基于TRNSYS软件对蓄热过程进行模拟,结合实验数据验证模型正确性,结果表明：经蓄热后土壤温度从初始的15.8 ℃上升至16.4 ℃。蓄热期间,采用多目标优化法得到空气源热泵蓄热系统全天运行时最优工况：循环水泵总流量为100 m3/h、空气源热泵总额定制热量为723.7 kW,在此工况下土壤目标温升为3.0 ℃时,系统能耗为474 820.0 kWh,增加的蓄热运行费用为3.96元/m2。与传统热源燃煤、燃气、热电联产蓄热方式相比,空气源热泵蓄热系统的能源与环境效益显著。     

加热原油的太阳能-污水源热泵系统的开发

分析了油田用热现状和含油污水利用现状,详述了太阳能热泵在国内外的发展现状.在此基础上,提出应用太阳能-污水源热泵系统回收含油污水余热来加热原油,进而分析了该系统的组成及五种运行模式,建立了系统的数学模型,为太阳能-污水源热泵系统的应用提供参考.     

一种带中间换热器的双热源高温热泵系统

为了提高工业高温热泵系统的热力性能,实现对工业低温余热的高效综合回收,提出了一种带中间换热器的双热源高温热泵系统。第一级热泵以CO2为工质、以空气为热源,在超临界状态下将冷水加热到中间温度。第二级热泵以R152a(二氟乙烷)作为工质,从工业余热源吸收热量,将用水加热到所需的高温,并且在中间换热器中将CO2加热到过热状态。对该双热源热泵系统进行热力学分析,发现给定R152a在中间换热器温降的情况下,CO2存在最大的过热度,使得整个系统达到最佳运行工况。以回收50℃废水余热为例与单热源热泵进行比较,平均供水量是后者的两倍多,单位质量热水的耗功量减少43.2%,性能系数和火用效率分别平均提高41.9%和23.96%。     

多方式辅助加热太阳能集中供热水远程监测系统

在对太阳能供热水系统特点及空气源热泵工作原理进行研究的基础上,设计了以空气源热泵和电加热器为辅助热源的太阳能集中供热水远程监测系统,不仅解决了太阳能供热水系统单一热源的局限性问题,同时也实现了远程实时监测.以天津某高校培训中心采用的太阳能供热系统为例,结合当地气候,计算了工程需要的集热器面积和空气源热泵机组数量,详细介绍了采用模块化设计方法开发远程监测系统的过程,并与原天然气供热水系统的水、电和天然气实测消耗量进行了对比.结果表明,多方式辅助加热太阳能集中供热水系统的综合运行费用明显降低,具有较高的应用价值.     

间接膨胀式太阳能多功能热泵供热实验

提出了一种太阳能与多功能热泵技术有机结合的间接膨胀式太阳能多功能热泵(IESA-MDHP)系统.描述了间接膨胀式太阳能多功能热泵系统的组成及工作原理,并阐述了各种功能模式的运行条件和运行方式.重点对研制的IESA-MDHP实验样机的供热性能进行了实验研究.实验结果表明,IESA-MDHP系统的COPhp在3.30~4.71之间变化,而COPsys在2.88~3.96之间变化,明显高于传统的家用空气源热泵系统,但烟用性能系数在0.17~0.31之间变化.