高温热泵技术及其在地热供暖中的应用

热泵技术是调节地热热源与用户需求间能源品位不一致的重要手段,而发展高温热泵技术对于拓展热泵的应用范围具有重要意义。本文在回顾总结国内外高温热泵研发现状的基础上,着重介绍了补气增焓热泵和吸收压缩式热泵两种具有巨大潜力推动热泵高温化发展的技术形式,结合设备研发情况及应用案例分析高温热泵技术的性能,展望其在地热供暖中的应用前景。     

一种空气源复叠式高温热泵综合实验台的研制

为了适应能源与动力工程专业和建筑环境与能源应用工程专业的学科发展和培养创新型人才的需要,设计开发了一套空气源复叠式高温热泵综合实验平台。该实验平台选用R124和R410A分别作为高温级、低温级热泵制冷剂,实现-20℃的低温环境下稳定制取80℃高温热水。同时,实验台采用先进的热工检测和PLC控制系统,能够实现系统工况参数的自动检测、监控与采集存储。因此,该实验平台达到了开设"综合性、设计性、研究性"为核心内容的"三性"实验的要求,并具有开展一些探索性实验研究的功能。     

利用高温热泵的区域供热热扩容技术实验与分析

通过实验研究,与其他制冷剂相比,北洋3号制冷剂在较高蒸发温度下具有最佳的热工性能．应用多元回归分析方法,建立高温热泵实验的性能系数（COP）数学模型,得出冷凝器和蒸发器进出口水温、机组制热量和高温热泵COP值的函数表达式,为高温热泵的研发,特别是工质的筛选研究工作提供了更为精确可靠的参考依据．将高温热泵技术应用于城市区域供热系统,实现城镇供热系统的热扩容．这种技术的特点是供回水温差大、供热系统热容量高、管网初投资低,且循环水泵能耗少,对城市的热负荷变化适应能力强．     

R410A/R134a双级耦合热泵系统最优中间水温实验研究

在低温工况下,双级耦合热泵系统可克服常规空气源热泵系统运行时制热量下降、系统性能系数(COP)降低等系统性能恶化的问题。当系统的其他参数不变时,耦合系统性能受中间水箱水温的影响。基于双级耦合热泵系统的简单分析,以R410A和R134a的双级耦合热泵机组为实验平台,在高温级冷凝温度50～75℃、低温级蒸发温度-30～-10℃及中间水温15～35℃的各种工况下,对影响最优中间水温的主要因素进行了实验研究。实验结果表明:当其他参数不变、中间水温发生变化时,系统COP呈现先增大后减小的趋势,系统最大COP值对应的最优中间水温始终是存在的。结合实验数据,可以发现:最优中间水温随低温级蒸发温度、高温级冷凝温度的上升而升高,其中低温级蒸发温度对最优中间水温的影响更大。在改变外部因素环境温度和供水温度的工况下,通过大量实验数据,拟合得到以蒸发温度和冷凝温度为自变量的最优中间水温的函数关联式,对优化R410A/R134a双级耦合热泵系统的实际运行具有一定指导作用。     

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%。     

热泵节能技术综述

作为利用低温可再生能源的有效技术,热泵技术近几年发展迅速,得到了越来越广泛的应用。文章详细介绍了热泵技术近期的发展和在利用各种低温可再生能源方面的应用研究,为节能研究、推广、应用提供参考。     

补气技术应用于高温热泵的实验研究

为了提高高温热泵运行经济性及稳定性,优化高温系统流程,通过在热泵系统中设置换热器型经济器,实验验证双螺杆压缩机补气技术在高温热泵中应用的可行性。实验研究表明:将补气技术应用于高温热泵是可行的,冷凝器出口水温在88℃下通过经济器补气可有效增加高温热泵的制热量,当相对补气量由9.88%增加至22.61%时,系统总制热量增加9.28kW,改善了其制热性能;在压缩机补气孔口已定条件下,存在最优补气压力,使该系统制热能效比最大;经济器的设置同时为冷凝器出口制冷剂提供较大的过冷度,保证了系统节流机构的安全运行。     

3种工况下多功能太阳能热泵的热泵制热水性能

简要介绍一种多功能太阳能热泵(MSAHP)系统的基本原理及其可实现的功能模式.对MSAHP样机在3种不同工况下热泵制热水性能进行了实验研究和对比分析,系统最高性能系数为6.1,在低温环境下性能系数范围也能达到1.8～5.9,表明MSAHP在热泵制热水模式下具有明显的节能效果.     

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%.     

水环热泵系统在空调工程中的应用

前言 热泵从本质上来说是一种热回收装置,它从低温热源处吸取热量并提高品位后,再在高温热源处放热,起到节省高位能的作用.90年代水环热泵空调系统便在我国得到广泛的应用.此外,有关水环热泵空调系统的研究也卓有成效.时至今日,水环热泵空调系统在我国的应用已经有了不小的普及.     

太阳能增效两级压缩热泵系统的能量利分析

为了提高热泵系统的性能,提出了太阳能增效两级压缩热泵系统(SETHP)．建立了该系统的热力学模型,对不同工况下系统性能进行了分析,并与传统两级压缩热泵系统(TSHP)进行了比较．结果表明：系统制热系数COP_h和?效率随中间温度的升高呈先增大后减小的变化趋势;随着冷凝温度的升高,COP_h减小,?效率升高;随着蒸发温度的升高和太阳辐照度的增加,COP_h和?效率均升高;与TSHP系统相比,SETHP系统性能显著提高．SETHP系统的研究可为太阳能热泵供暖技术在低温环境下的应用提供新思路和新方法．     

电动汽车空调制热系统设计及研究

针对纯电动汽车空调系统制热功耗高且低温环境工况下制热效果差的问题,提出一种通过回收电机余热为乘客舱制热来减少制热功耗的空调系统.运用AMESim软件建立了电机余热循环系统模型并通过电机余热制热试验验证了该模型的准确性,建立了热泵空调制热系统模型并通过热泵空调制热试验验证了该模型的准确性,结合两个系统建立了带有电机余热回收的热泵空调系统仿真模型,分析了电机余热制热性能和电机余热辅助热泵空调制热性能.试验结果表明,电机余热单独制热在中等车速、环境温度高于10℃的工况下能够满足制热需求;电机余热辅助热泵空调制热能够有效提高制热效率,在电机转速为3000 r/min、压缩机转速为4000 r/min、环境温度为-5℃的工况下,等效制热能效比能够达到3.4,比同工况下热泵空调单独制热模式的能效比提高了约48％.该系统可以有效提高纯电动汽车的能源利用率,改善空调系统的制热性能.     

高温蒸汽热泵的多目标参数设计优化

为了进一步节能减排,并根据用户负荷需求,设计出合适的高温蒸汽热泵系统,提出了一种基于多目标优化的高温蒸汽热泵设计优化方法。首先根据选取的高温蒸汽热泵结构,说明系统各子系统的选型并研究高温蒸汽热泵的系统机理,建立系统的静态模型,提出了高温整齐热泵的■效率计算方法;然后确定了系统结构参数优化问题的优化参数,以■效率和总成本作为优化目标,基于多目标人工蜂群算法(multi-objective artificial bee colony algorithm, MOABC),建立高温蒸汽热泵的多目标优化模型;最后对不同工况下的系统■损失以及循环性能系数(coefficient of performance, COP)分别进行了MOABC的优化。结果表明,使用■效率作为能效指标可以提升高温蒸汽热泵系统的能源品质;而使用COP作为能效指标则降低了系统的能耗。     

油田污水水源高温热泵机组开发的现状

以油田污水为低位热源的高温热泵技术的开发,对于我国油田区域供热具有十分重要的意义。本文介绍了高温热泵国内外应用现状,并介绍目前研究与开发高温热泵需要进行的几个工作。     

发展城市地源和废热热泵的探讨

热泵是一种使热量从低温介质流向高温介质，以对建筑物进行供暖和供冷的装置。被公认是一种高效、节能、环保技术，近年来得到迅猛发展，以往的热泵多以地表水作为低温介质，近来开发的以土壤层和地下水为低温介质的地源热泵和以循环冷却水、废热等为介质的废热热泵更具有广阔的发展前景，我国有十分丰富的低温热源，工矿企业有大量的废热，在城市开发利用地源热泵和废热热泵，对于改善城市环境、节药能源具有重要意义。     

中国科学院广州能源研究所地热研究团队简介

正中国科学院芳州能源研究所成立于1978年,前身为1973年成立的广东省地热研究室。研究所主要从事新能源和可再生能源及环保领域相天的基础性、前瞻性和战略性的科研创新及高技术研发工作。地热能研究室是国内最早开展地热能应用技术研究的单位之一,拥有一支多学科交叉的科研队伍。目前团队共有职工和硕、博士研究生18人,其中正高级职称3人,副高级职称6人。地热能研究室在中低温发电、高温热泵和吸收式制冷等方面具有国内领先优     

长沙地区太阳能水源热泵系统冬季工况模拟

为了研究太阳能水源热泵系统供热工况下的运行特性,引入了可再生能源建筑应用工程评价标准中相关方法.通过对长沙地区冬季工况模拟研究和分析,得到太阳能集热系统和水源热泵系统在不同工况下的制热效率.研究结果表明,在引入太阳能后避免了水源热泵机组冬季长时间运行使制热性能下降并频繁进入保护工况,且当蒸发器进口水温为22℃附近时,机组COP较10℃提高了9.13%,达到最优值.     

一种实用的多压冷凝式热泵供热循环系统

一、引言对于热泵供热循环,由于高温热源和低温热源均不是恒温热源,所以卡诺逆循环并不是供热系数最高的循环。供热系数最高的循环是冷凝和蒸发的过程线与高、低温热源的吸(放)热线保持有相同的斜率,亦即传热温差恒等于最小节点温差的循环(图1)。提高热泵供热循环经济性的努力都是同这一理想的循环接近。近年来,非共沸工质相变时的变温特性受到许多研究者的重视,这类工质应用在热泵供     

高温水源热泵在原油加热中的应用

通常情况下，热可自行由高温物体传递给低温物体。与此同时，按照热力学第二定律，通过消耗机械功可以使热从低温物体传递给高温物体。为了回收排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等中的热量或回收品位较低的热能，热泵被用来将低温物体中的热能传送高温物体中，使热量得到充分利用。     

一种新型余热回收高温热泵机组的性能研究

对一种新型的余热回收高温热泵机组进行了性能实验研究.机组主要由1台双螺杆制冷压缩机、1台冷凝器和蒸发器以及1个油冷却器组成.重点研究了喷油温度对高温热泵机组性能的影响,并拟合了排气温度随喷油温度变化的线性关系式.实验结果表明,这种新型的高温热泵机组能够达到稳定的出水温度85℃,可以在较宽的高温工况范围内运行,性能系数较高.研究表明,喷油温度和喷油量的选取是改进高温热泵机组性能的主要方法;在冷凝温度高于70℃运行时,最佳的油冷却温度应控制在45～65℃之间,机组能效比最大可提高6.3%.