家用燃气热泵系统变环境温度性能分析

为了从理论上研究系统在环境温度改变时的运行特性,需要耦合系统各个部件的数学模型来确定系统的运行性能.在采用已有数据的基础上,对系统部件的运行参数进行拟合,建立起一组表示部件特性的经验关联式,进而联立求解,得到系统变工况下的运行特性.结果表明:在夏季温度为33~35℃、冬季温度为0~5℃时系统的运行性能最佳;当环境温度向两端偏离最佳温度区域时,都将导致有效燃气消耗率增加,一次能源利用率降低;制热工况一次能源利用率高于制冷工况,其最大值约是制冷工况最大值的1.7倍.     

内燃机独立供能系统的性能实验

基于能量综合梯级利用理论提出了一种全新的能量供给系统形式——内燃机独立供能系统.介绍了系统的工作原理和特点.建造了实验样机,介绍了实验样机的系统组成.利用实验样机进行了详细的发动机性能实验、余热回收利用实验和内燃机独立供能系统总体特性实验.研究结果表明:所选用发动机具有较好的性能,能够满足内燃机独立供能系统的使用要求;设置的余热回收利用系统能够有效地回收发动机工作过程中产生的余热,随着发动机转速的提高,余热回收量增加,但余热利用率下降;系统总体性能较好,有较高的COP和COPz,系统的一次能源利用率大部分都在1以上,说明系统具有优越的变工况运行性能和较高的能源综合利用效率.     

燃气机热泵热水器季节运行模式及其性能实验

针对燃气机热泵热水器在全年制取生活热水的同时可满足对建筑冬季供暖夏季供冷的需求,对系统不同季节运行模式下的性能进行了实验研究,并利用季节一次能源利用率(SPER)的评价方法对系统性能进行评价.结果表明:夏季供冷兼制生活热水模式下,系统SPER为2.16,比单纯制取生活热水模式季节性能提高了46.9%;春/秋自然通风兼制生活热水模式下,转速为1,000,r/min时系统SPER最高为1.99;冬季供暖兼制生活热水模式下,系统SPER为1.82,比单纯制取生活热水模式季节性能提高了15.9%.     

余热直接利用型燃气机热泵变转速特性实验研究

针对带有直接利用余热装置的燃气机热泵系统发动机的变转速特性,在搭建的余热直接利用型燃气机热泵系统实验台上,对发动机转速为1 400～2 000 r/min的燃气机热泵系统的特性进行了实验研究.结果表明:随转速的增加,一次能源利用率(PER)呈现先平缓增加后快速下降的趋势,当转速在1 400～1 800 r/min的范围内时,PER值维持在1.34以上,变动幅度仅为2.3％,说明在此转速范围内且满足负荷的情况下,系统运转更为高效;在实验参数范围内,系统平均余热利用率达到83.5％,余热在制热量中的份额随转速的提高持续增加;低转速下余热份额减少,但此时较高的制热性能系数(COP)会补偿这一缺失,使得系统在1 400 r/min附近的PER最高.该结果可为研究发动机余热的有效回收、利用以提高能源利用效率提供参考.     

不结霜燃气机热泵的建模与性能分析

不结霜燃气机热泵将发动机废热收集起来,一部分引入空调房间直接供暖,一部分引向室外蒸发器参与换热。建立了不结霜燃气机热泵的数学模型,通过系统模型的求解分析了不结霜燃气机热泵的性能结果表明：不结霜热泵的性能受室外温度湿度的影响明显小于常规热泵,能量利用率高,性能系数最大可达到5.00,系统的最高一次能源利用率为1.97;废热热水不但能够直接向房间辅助供暖,还能提高系统的蒸发温度,防止系统的蒸发器结霜,提高系统的性能系数和一次能源利用率;不结霜燃气机热泵系统具有较高的能源利用效率和较好的节能环保效果。     

燃气机热泵系统的循环工质优选

燃气机热泵系统工质的选择是影响机组性能的关键,为此,选择了6组低环害或无环害的循环工质,从制冷剂的安全性和与系统润滑油的兼容性方面作了分析,同时以CSD方程计算了各组工质的循环参数,从热力学第一定律和一次能源利用率方面进行了分析.结果表明,R290和R600a组成的混合工质的使用危险可以控制,同时与系统的润滑油兼容,具有很高的系统效率和一次能源利用率,可以替代R134a使用.     

燃气机热泵的历史回顾与研究现状

能源、环境和可持续发展是人类社会的永恒主题。能源是现代社会和生活的物质基础,现代文明是建立在对能源和物质的大量消耗的基础上。但是由于经济和人口的迅速增长,能源消耗急剧增加,导致环境污染日益严重,影响了人类的可持续发展。因此21世纪将是人类重视生态环境,清洁利用化石燃料的时代。由于天然气在我国的广泛使用和电力空调引起的电力危机,燃气机热泵作为一项高效节能技术在我国的应用也将越来越多。本文通过对燃气机热泵的历史回顾与研究现状的分析,给广大学者予借鉴。     

城市污水处理厂沼气机热泵的应用

分析了城市污水处理厂余热能回收利用的可行性及应用方式,研究了以污水处理过程中产出的沼气驱动沼气机热泵的节能与环保作用,并做系统构建与经济性的计算．结果表明：与燃煤锅炉、燃气锅炉以及电动热泵相比,以污水厂产出沼气为燃料,输入功率为500kW的沼气机热泵,按年运行300d计,可分别节约标准煤450t、天然气27．7万m^3以及用电量68．2万kW·h,一年半即可收回沼气机热泵的先期投入费．因此,城市污水处理厂利用产出沼气驱动热泵以回收污水中余热能,是一种资源有效利用的节能方式,具有显著的经济效益与环保效益．     

一种燃气机热泵速度检测方法

本文提出了一种测量燃气机热泵系统中发动机转速的方法,该测试系统由测速齿轮、磁电传感器、电平变换装置、频/压转换装置和A/D转换器构成.经过实验验证,该方法具有较高的测量精度和较好的工作稳定性.     

燃气机热泵变容量控制仿真

为了设计燃气机热泵的变容量控制器,利用建立的仿真模型,通过仿真实验对串级模糊控制和串级PID控制系统的响应过程进行了研究.串级控制系统的主回路分别采用模糊控制和PID控制,比较分析了两种控制策略在不同工况下的控制效果,以及它们克服干扰的效果.仿真结果表明:同串级PID控制相比,串级模糊控制具有超调量少、系统输出比较平缓及达到稳态的时间短的优点;串级控制可以有效地克服系统的干扰,提高控制质量.     

燃气热泵系统中的串级模糊控制

为了设计燃气热泵系统的控制器,通过仿真试验对利用串级模糊控制时系统的动态响应过程进行了研究,介绍了串级模糊控制系统的结构和参数设计,并比较了串级PI控制和串级模糊控制两种策略下系统的阶跃响应,以及它们克服干扰的效果.结果表明,同串级PI控制相比,串级模糊控制在燃气发动机热泵系统中具有更好的控制效果--响应快并且超调小.     

燃气机热泵变容量调节过热度控制

过热度控制是燃气机热泵系统高效、安全、稳定运行的基础．针对燃气机热泵启动、正常运行工况下的过热度控制策略及燃气机变转速对过热度控制效果的影响进行了研究,提出一种新的基于启动阶段采用前馈．模糊自适应PID和正常运行阶段采用模糊自适应PID实现燃气机热泵过热度控制的控制策略,并将其应用到燃气机热泵实验系统中．实验结果表明：燃气机热泵系统启动阶段过热度最大超调量小于5℃,调整时间为300s左右;正常运行阶段,燃气燃气机转速大范围改变时,模糊自适应PID控制效果优于增益调度控制,高转速时过热度的控制效果明显优于低转速;模糊自适应PID应用于燃气机热泵系统可有效克服系统干扰,提高控制质量．     

燃气热泵系统生命周期评价

采用生命周期评价的方法，分析了家用燃气热泵系统对人类健康、生态品质和资源消耗三大类环境方面的影响．结果表明：燃气热泵系统在资源消耗方面的影响评价指标为5．18kPt，是人类健康评价指标的5倍，是生态品质评价指标的50倍．天然气使用的影响评价指标为6．08kPt，因此降低燃气热泵系统在整个生命周期中对环境的冲击，应重点放在天然气使用环节．得到了燃气热泵系统生命周期评价中系统生产组装、天然气使用、废弃物回收处理3个环节对11项环境分类的影响比重．电力驱动与燃气驱动的热泵系统比较表明，电力消耗在人类健康、生态品质和资源消耗3个方面的影响均高于燃气消耗，电力消耗所产生的环境影响是燃气消耗的3倍．     

基于除霜的相变蓄热器对空气源热泵性能的影响

针对空气源热泵蓄能除霜系统,提出了串联供热、非连通供热和连通供热3种供热模式,并实验研究了3种供热模式下相变蓄热器对空气源热泵性能的影响分析实验数据发现非连通供热模式和串联供热模式相比系统主要参数（压缩机吸排气温度和压力）除排气温度升高5℃,其他基本无变化．连通供热模式的吸排气温度和串联供热模式相比分别升高了15℃和30℃,排气压力降低了0．2MPa．3种供热模式中串联供热模式的性能系数（EER）最高,连通供热模式和非连通供热模式性能系数因参与运行的制冷剂减少而有所降低,连通供热模式的系统性能系数具有较大的提高潜力。     

透平叶片双工质冷却特性的实验研究

针对双工质冷却叶片存在尾缘温度较高的问题,提出了一种带尾缘射流孔的双工质冷却叶片.在建立的3叶片叶栅热风洞实验平台上,实验研究了冷却介质进口参数对实验叶片表面温度和冷却效率分布的影响.结果表明:双工质综合冷却下,叶片尾缘温度大幅度下降,叶片表面温度分布较均匀;当冷却介质与主流燃气的温比Tc/Tg=0.65、压比Pc/Pg=1.3、流量比Mc/Mg=0.034时,叶片尾缘和前缘区域冷却效率分别约为50％和55％,中弦区域的冷却效率高达67％;与冷却介质进口参数相比,冷却方式和冷却结构对提高叶片冷却效率更有效.     

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.