开式空气循环热泵干燥系统性能仿真分析

为解决能源使用效率低、HCFC/HFC等非环保制冷剂使用等问题,提出了不同于传统干燥技术的以空气为工质的空气循环热泵干燥(ACHPD)系统新技术。建立了数学仿真模型,通过所构建实验台的实验结果进行验证,干燥速率误差在±0.01%以内,系统功率误差在±7%以内。与传统的电加热器干燥(EHD)系统相比,当水质量蒸发率从0.75 kg/h增至3.45 kg/h时,ACHPD系统的节能率达到15%~27%。进气温度由10℃增至40℃和相对湿度由30%增至80%分别使单位除湿能效比(MER)降低约7%和21%。膨胀机效率由0.55增至0.8和压缩机效率由0.4增至0.9会使系统的能效分别降低17%和36%。

中小型数据中心冷却系统节能诊断与改造方案

本文重点针对中小型存量数据中心的高能耗问题,进行调研和分析,首先进行能耗问题诊断,造成高能耗的主要因素为冷却系统架构、湿度控制、低外温下设计和运行、自然冷能利用以及长期运行性能衰减;其次从压缩机和换热器等核心部件,并从室内末端、冷水机组系统、直膨系统、输配系统等系统架构方面探讨系统能效提升方案,然后从湿度控制技术、自然冷却技术、蒸发冷却技术、智能控制技术等方面探讨了节能改造技术方案,为存量数据中心节能改造提供参考。

R290工质直线压缩机的性能实验研究

根据R290工质的商业冷柜的制冷需求,开发了直线压缩机样机,开展了国标工况下的制冷性能实验研究。实验结果显示,直线压缩机样机在供电电压145 V,频率70.2 Hz条件下,制冷量为604 W,制冷COP为1.42,部分负荷制冷COP会发生一定的衰减,负荷率越低衰减越大,40%制冷量时COP仅为1.02。降低供电频率导致其与固有频率的偏离增大时,制冷量和COP也出现了较大的衰减。功耗分析表明,为提高直线压缩机能效,需要从直线电机的性能系数和降低活塞与气缸配合间隙两方面同时进行优化。

宏观封装相变蓄能装置动态传热过程预测方法研究

宏观封装相变蓄能装置具有广泛的温度适用性和灵活的系统匹配性,对于冷/热能绿色转化与利用具有重要意义。本文基于瞬态能量守恒方程和相变材料体积变化率关联式,建立适用多种结构形式相变蓄能装置的动态解析模型框架。将该模型框架用于4种典型宏观封装形式相变蓄能装置传热过程的预测,结果表明:传热流体出口温度、平均传热速率和总传热量的预测误差分别为-11.57%~12.62%,-2.61%~6.89%和-3.21%~6.16%。模型框架对于简化装置动态传热过程求解,精准且快速预测装置传热性能具有应用价值。

基于空气源热泵能效提升的物理和数据混合驱动模型研究进展

由于在实际运行中受环境条件和用户行为等多种因素的影响,空气源热泵系统的实际运行能效与理论能效存在较大差异,切实提升其实际运行能效水平是亟待解决的问题。本文首先对基于空气源热泵能效提升的混合驱动模型进行描述,然后从预测和控制以及故障诊断2个方面阐述现有的混合驱动模型,并总结物理信息可融入数据驱动模型的方式,最终提出能效提升应重点关注的混合驱动可解释性建模的研究方向,为进一步提升空气源热泵实际运行能效提供参考。

不同气候区域对多联机空调能效标准指标的影响

随着多联机系统的发展与普及,对多联机产品能效评价方法的研究也逐渐深入。目前,我国多联机3种主要能效评价指标(SEER、HSPF和IPLV(C))均与环境温度的发生小时数有关,本文从地理环境的角度出发,结合国际现行多联机能效标准的发展,分析不同气候区域对多联机空调能效标准指标的影响。通过分区进行能效评价是多联机能效标准研究的一个新思路,从理论与实验的角度研究标准分区或不分区的利弊,共同推动产业进步。

R717在小管径水平光管内流动沸腾换热及压降特性

氨制冷剂存在可燃性和毒性,因此减少其在制冷系统中的充注量极为重要。小管径换热管通常可以提供更高的表面传热系数,这可以作为提升换热器紧凑性同时减少系统中充注量的有效方法。本文搭建了氨制冷剂管内流动沸腾换热及压降测试实验装置,测试了氨制冷剂在4 mm水平光管内的流动沸腾换热及压降,并分析了干度、质量流速及热流密度对换热及压降特性的影响。结果表明:流动沸腾换热表面传热系数随着干度的增加而增大,同时质量流速和热流密度越高,流动沸腾换热表面传热系数越大。此外,氨制冷剂在管内的两相摩擦压降也随着干度的增加而增大,在固定干度下,质量流速的升高导致压降增大。

房间空调器附加功能发展及对节能的影响探讨

针对房间空调器附加功能的发展及其对节能的影响开展了市场和技术调研,结果表明各种附加功能已成为房间空调器新的市场突破点,获得消费者的认知和关注度也快速上升,而且各种附加功能对房间空调器的运行能效也都有一定的影响;依据调研结果所发现的附加功能在市场推广中的障碍,提出了促进我国空调器附加功能发展兼顾产品节能性的工作建议。

具有相变的三介质换热器的分析

具有混合能源的暖通空调与制冷(heating,ventilation,air conditioning&refrigerating,HVAC&R)系统通常需要在3种或多种流体之间传递热量。三介质换热器能满足多流体换热需求,在该领域具有应用前景,其优化具有重要意义。对于具有相变的三介质换热器,现有的热阻定义不能很好地发挥作用,而最新提出的[火积]理论提供了另一种方法。本文采用分布参数法建立了翅片管三介质换热器的仿真模型,并用实验结果进行了验证。此外,还推导了三介质换热器中基于[火积]耗散的的热阻。根据传热量和理论,分析了不同结构和空气流量下的三介质换热器的换热性能。结果表明,采用基于[火积]耗散的热阻作为评价标准与采用传热量为评价标准相比,改变管路排布方式获得的优化结果不同,改变管径或风量获得的优化结果相同。以基于[火积]耗散的热阻为标准,考虑不同流体侧之间的传热和压降的匹配,以获得最佳的管路排布方式。本文的实验结果有利于制冷空调系统中三介质换热器的优化以及[火积]理论新应用领域的拓展。

食品速冻方法与模拟技术研究进展

随着食品行业的快速发展,食品速冻因可提供较高的食品品质而备受关注。本文介绍了冻结的原理,对比了快速冻结和慢速冻结对食品品质影响的差异,并阐述了食品速冻的传统方法及压力辅助、电磁辅助等新兴的速冻方式的优点和局限性,从提高食品品质和节能的角度而言,这些新兴的辅助速冻方式应用前景广阔。为了优化速冻过程并指导实验研究,总结了食品冻结过程数值模拟方法及其研究进展。

数据中心冷却用动力型热管的实验研究

为研究用于数据中心的动力型热管系统性能,本文在焓差法实验室对三类压缩机性能进行了实验研究,结果表明:1)带气泵功能的压缩机具备低压缩比运行能力,可根据室外环境温度以及室内负荷不同分别切换不同工作模式,简化系统配置,具有很好节能效益,其中变频转子压缩机COP可以超过20,变频涡旋压缩机COP接近20,可以较好的替代液泵;2)中小型机房空调领域,综合利用气相动力型热管与压缩制冷技术,拓宽了自然冷却利用时间,全年能效比AEER远高于常规机房空调,配合运用地域性风冷、水冷、蒸发冷等节能方式,为现代数据中心节能减排提供了新的思路;3)大型数据中心空调领域,磁悬浮压缩机COP超过20,具有较高的节能效益,但与液泵相比仍具有一定差距,同时离心式压缩机作为气泵运用存在循环不畅的现象,需要液泵进行压头补偿。

回路热管微通道换热器蒸发冷却实验

采用微通道换热器作为数据中心回路热管冷却换热器,在微通道冷凝器侧进行了蒸发冷却实验。实验利用焓差平台测量了不同因素对采用蒸发冷却技术的微通道冷凝器换热影响,并分析了室内外不同温差、室外不同湿度条件下采用蒸发冷却的微通道冷凝器及蒸发器的进出口空气温差。实验结果表明:采用蒸发冷却可使冷凝器入口空气温度实现大幅温降,并增加冷凝器及蒸发器的进出口空气温度差值,喷淋后可使流经热管空气降温0.3～1.9℃,增大2%～20%的系统换热量,冷凝器换热效率得以提升,并可扩大回路热管换热器使用地区,延长回路热管年利用时间。

数据中心冷却系统的综合COP评价

数据中心冷却系统的耗电量约占数据中心总能耗的40%,建立数据中心冷却系统效率的评价体系对节能工作十分重要。本文提出了一种用于评价数据中心冷却系统综合COP的评价指标COP dc,基于冷却系统运行数据的仿真结果,验证了数据中心冷却系统综合COP dc的评价效果,并与PUE指标进行了对比分析。结果表明:在不同负载和温度条件下,COP dc的数值变化范围(4.51~5.44)比PUE大(1.19~1.23),能更明确展现数据中心冷却系统的耗电量变化,更适合作为衡量冷却系统能量使用效率的指标。本文提出的数据中心冷却系统综合COP评价方法可以量化的体现数据中心冷却系统的能效高低,相比PUE指标更具有针对性。

浦东机场能源中心水蓄冷系统设计与性能分析

基于上海浦东机场1号能源中心的冷负荷及当地的分时电价政策,对比分析了冰蓄冷、冰浆蓄冷和水蓄冷系统并优选了水蓄冷系统作为蓄能方案。优化了水蓄冷系统和运行控制方案,分析了最大负荷日、部分负荷日和小负荷日的水蓄冷系统运行情况,验证了水蓄冷方案的可行性。并进一步开展了经济性分析,全年供冷运行费用从1039.8万降为506.4万,降低了51.3%。以上结果表明水蓄冷系统具有良好的“削峰填谷”作用和降低供冷电费的效果。

基于前缘锯齿形叶片的多翼离心风机数值分析与实验研究

为减少叶片附近的涡流,降低多翼离心风机流场的流动损失和气动噪声,设计了一种具有锯齿形前缘的空调器用离心风机叶片。与常见改型叶片不同,并未从整个叶片宽度方向进行改进,仅从叶轮前盘沿叶片前缘的1/3叶轮宽度处开设锯齿结构。基于几何相似原理和FLUENT软件,对计算得出的不同锯齿结构进行数值模拟,结果显示:锯齿结构主要对聚集在靠近前盘的涡流进行破坏,蜗舌、叶片后缘和叶间涡流较原型叶片也明显减少,且降低了基频噪声。结果表明:在不同转速下,前缘锯齿形叶片多翼离心风机的整机风量较原型机基本不变,噪声值降低0.9～1.2 dB(A),输入功率降低2.75～3.55 W。说明具有锯齿形前缘结构的叶片,不仅能优化风机的风道性能,还能起到节能降噪的作用。

间接蒸发冷却技术研究现状

间接蒸发冷却技术由于具有节能高效性而受到越来越多的关注,本文阐述水、空气、制冷剂等分别作为间接蒸发冷却过程中的冷却介质及产出介质的相关研究,例如不同流动形式(包括板式逆流和叉流、管式、露点叉流及回热逆流)的研究,以及不同介质在建筑及数据中心空调系统中的应用,以期为这一领域的研究提供参考。

嵌入热管强化相变蓄冷板释冷性能的研究及优化

为强化相变蓄冷板的传热以匹配冷藏运输中多变的用冷需求,本文提出一种热管嵌入式相变蓄冷板以快速平衡物流过程中的热负荷波动,实验研究了热管蒸发段在高热负荷下的释冷性能,并围绕释冷过程搭建了基于热阻分析法的动态解析模型。结果表明:在高热负荷条件下,热管侧的传热过程动态变化显著,在50℃工况下平均传热速率最大为42.50 W;模型计算得到的空气侧传热温差和传热速率与实测数据吻合,总体释冷量的计算误差为-3.21%~6.16%;利用该模型对蓄冷板进行模拟分析,在模拟算例中,管排数为4,管径为16 mm时,平均传热速率可达到88.72 W,蒸发段长度为80 mm时,平均传热速率可达到112.54 W。

微波/射频辅助食品冻结的研究进展

冻结食品品质主要取决于冰晶形态。许多研究发现食品冻结过程中辅助电磁波作用会形成尺寸更小、分布更均匀的冰晶,减少冰晶可能对食物材料的微观结构造成的不可逆损伤。本文主要总结了近年来微波/射频技术在食品冷冻中的研究工作,提出了今后需要进一步开展的研究方向。

我国不同气候区办公建筑多联机系统能效分析

本文选择夏热冬暖地区、夏热冬冷地区和寒冷地区作为研究对象,建立了典型的办公建筑模型,对3个气候区中9个不同城市的多联机系统负荷和能耗进行了仿真,并进行了能效分析。结果表明,多联机系统负荷、系统耗电功率、性能系数(COP)及部分负荷率(PLR)平均值在不同气候区差异显著。夏热冬暖地区制冷工况、制热工况性能系数、PLR均大于寒冷地区、夏热冬冷地区。从寒冷地区到夏热冬暖地区,系统冷负荷及制冷耗电功率增大、热负荷及制热耗电功率不断减小。全年平均COP在不同气候区间都有十分明显的差异。寒冷地区和夏热冬冷地区的全年平均COP相差0.27,而夏热冬冷地区和夏热冬暖地区间相差0.59,证明不同气候区城市的办公建筑多联机能效有显著区别。

空气源热泵双回路旁通除霜控制策略的试验研究

为了改善空气源热泵除霜工况下的制热性能,对双回路旁通除霜技术及其控制策略进行试验研究。在室外空气温度1℃,-5℃,-10℃及100%相对湿度条件下,对采用双回路旁通除霜技术的一台2 hp家用分体式空调器进行测试,并与采用四通阀换向除霜方式下的除霜/制热性能进行对比。结果表明,整个结霜除霜周期能够保持良好的制热性能和除霜性能,在3种工况下的最低送风温度分别为37. 9℃,34. 8℃和34. 6℃,均不低于正常制热的送风温度,采用双回路旁通除霜技术可以在除霜过程中保持室内机连续供热运行。