水-水燃气机热泵的余热回收

提出了以优质清洁能源为动力的新型高效节能环保供暖空调设备——水-水燃气机热泵水系统余热回收方案,对水-水燃气机热泵的研发和推广应用具有参考价值。

燃气机热泵的热电冷三联供系统分析

提出了一个燃气机热泵的热电冷三联供系统，并介绍其组成．为分析燃用不同气体燃料的系统热力学完善程度，提出了标准气耗的概念．对热电冷三联供系统的分析结果表明，该系统的一次能源利用率可达１．４９，比热电冷分供高一倍，标准气耗则降低一半左右．

空气源燃气机热泵空调系统的应用研究

对燃气机热泵进行热力学第一定律分析、（火用）分析和能级分析,结果表明燃气机热泵具有高的热力学完善性,能量利用过程也比较合理。阐述了空气源燃气机热泵的容量确定,并对机组在我国的应用进行探讨。认为机组在东北地区应采用燃气锅炉进行辅助加热,并采用交替运行方式,在黄河流域应用应按供热工况设计,在长江流域应用应按空调工况设计,在华南地区应用则可以缓解夏季电力紧张。

燃气机热泵变负荷特性的试验研究

燃气机热泵是一项高效节能技术 ,在试验条件下其一次能源利用率 PER为 1 .1 3～ 1 .79。为了解变负荷时燃气机热泵的性能 ,通过试验得到了燃气机热泵的发动机负荷特性、发动机余热回收和燃气机热泵的总体特性曲线。结果表明 :随着发动机转速的增加 ,燃气机热泵的 COP和 PER是下降的。但下降的幅度较为平缓 ,且保持较高的数值。通过对 IPLVCOP值的分析 ,发现燃气机热泵的 IPLVCOP比热泵系统的大 ,这说明燃气机热泵的部分负荷性能好 。

燃气机热泵余热利用理论分析

对燃气机热泵余热利用方式进行了理论分析,从能量平衡角度分析了除霜的可行性,计算结果表明：除霜热量占余热回收总量的比值为6.5%~9.5%;在不同的除霜周内,制冷剂气化热量占回收余热总量的比值变化较大,最大不超过45%,从能量角度利用余热除霜是可行的;燃气机热泵的Cop可以提高30%,一次能源利用率在1.3~1.8,可见利用余热供热对提高燃气机热泵的性能系数具有重要的意义。

燃气机热泵供热性能规律的理论和实验研究

燃气机热泵（gas engine-driven heat pump）是一种节能环保的供热系统。为了研究燃气机热泵的能源利用效率,利用构建的燃气机热泵实验台,通过理论分析和实验测试研究了燃气机转速、冷凝器进水流量、冷凝器进水温度对系统性能[供热总量、制热性能系数（COP）以及一次能源利用率（PER）]的影响规律。结果表明：燃气机热泵系统供热量随着冷凝器进水流量、燃气机转速的增加而增加,随着冷凝器进水温度的提高而减少。COP和PER随着燃气机转速和进水温度的升高而减少,进水流量对系统性能系数的影响较小。回收的余热占燃气机热泵系统总供热量的40%左右,在考虑余热回收的情况下,燃气机热泵的一次能源利用率在1.15~1.47之间。

燃气机热泵系统的制冷性能

对燃气发动机驱动的空气-水热泵系统进行了制冷性能的实验研究.在充分回收发动机余热的情况下,在大范围工况下对影响系统性能的几个重要因素即蒸发器进水温度、蒸发器进水流量、燃气发动机转速以及环境温度等进行了实验研究.结果表明:环境温度31.2,℃,蒸发器进水温度由12,℃升高到23,℃时,室内侧制冷量增加20.4%,系统一次能源利用率提高13.2%;另一方面,当发动机转速由1,300,r/min升高到1,900,r/min时,系统一次能源利用率先增加15.2%,而后降低7.5%,在1,600,r/min出现峰值.最后获得燃气机热泵系统制冷的最优工况.

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300,s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.

燃气机热泵冷热电三联供系统热经济学分析

采用热经济学分析法对一台燃气机热泵冷热电三联供系统进行分析,对不同转速,蒸发温度,冷凝温度和天然气价格4项影响因素条件下,子系统成本差、经济因子和总系统的经济系数的计算分析,指出了燃气机热泵冷热电三联供系统需要改进之处,针对燃气机热泵冷热电三联供系统的设计需要注意传动比的合理设置问题,并且得出了燃气机热泵冷热电三联供系统在中国具有广阔的应用空间的结论。

燃气机热泵的热力学分析

燃气机热泵是以燃气机作为动力来驱动的压缩式热泵。对燃气机热泵的热力学第一定律、分析和能级平衡理论分析结果表明 :其一次能源利用率可达 1 .76 ,效率为 0 .2 91 ,能级平衡系数为 0 .394。与电动热泵等其他供热装置相比 ,燃气机热泵有着较高的热力学完善性 ,是一项高效节能技术。由于能级平衡理论分析考虑了的作用 ,而热泵供暖时其性能系数的提高主要是利用了环境热量 ,所以建议采用能级平衡理论来分析评价热泵的性能。

以污泥为原料污水为冷热源的燃气机热泵系统设计与分析

提出以污水、污泥为原料以及采用自然工质的燃气机热泵系统。在该系统中,污水处理厂的污泥生成沼气,沼气在燃气机中燃烧带动压缩机运转;处理后的污水作为热泵系统的冷(热)源向建筑物提供冷(热)量。对该系统做了分析,讨论了循环流程和几个关键部分,建立了计算模型,采用了当量冷凝温度分析法,以自然工质CO_2和R290作为热泵系统的工质做了对比分析。通过提出污水污泥以及利用自然工质的燃气机热泵系统,以充分利用可再生资源达到节能环保的目的,为环保的可持续发展提供一些思路。

燃气机热泵机组隔声装置降噪研究

噪声问题是燃气机热泵走向商业化的一个难题,分析了声源特点的基础上,结合声学理论与实际经验,建立了隔声罩三维模型与双室抗性消声器模型,使用RAYNOISE软件对加装隔声罩前后的燃气机热泵机组的噪声场进行模拟,并且根据本实验台的实际情况设计了燃气机热泵机组的隔声装置,对采用降噪装置后的实验台进行实验测量,总声压级降到77.8dB(A),通过实验验证了设计的合理性。

燃气机热泵燃气机转速与蒸发器过热度联合控制试验

燃气机热泵是由燃气机、热泵系统和数据采集控制系统组成的复杂系统。系统运行过程中,燃气机转速与蒸发器过热度的有效控制是系统安全高效运行的前提。根据燃气机及热泵系统的特性,设计了燃气机转速与蒸发器过热度联合控制策略,其中燃气机转速采用PI控制,蒸发器过热度采用增益调度控制,并将该控制策略应用于燃气机热泵的控制,对燃气机转速与蒸发器过热度的联合控制进行了试验。当蒸发器过热度设定值改变时,过热度的超调量小于1℃,转速控制表现出较强的抗干扰性能;当燃气机转速设定值改变时,燃气机转速基本没有出现超调,过热度的波动范围小于0.5℃。试验结果表明,当燃气机转速设定值和蒸发器过热度设定值连续改变时,联合控制策略同样表现出良好的动态响应特性和抗干扰性能。本文结果可以为燃气热泵的自动控制系统设计提供技术支持。

燃气机热泵的能耗与运行费用分析

在对燃气机热泵部件进行实验的基础上,建立了燃气机热泵系统能耗计算模型.计算分析了燃气机热泵系统在制冷和供暖季节的不同工况下性能系数与运行能耗,并与电动热泵进行了比较.计算结果表明,燃气机热泵在低温环境下具有较强的节能性,而在高温环境和制冷模式下,燃气机热泵的能耗与电动热泵相当.根据上海地区的气候条件和能源价格,燃气机热泵比电动热泵能节约至少23%的一次能源和11.3%的运行费用.

冷热电三联供燃气机热泵系统的[火用]损功率分析

从能量品位梯级利用的角度针对冷热电三联供燃气机热泵系统进行分析,提出了系统的火用损功率这一定义,并且分析了冷热电三联供燃气机热泵系统在不同冷凝温度,蒸发温度以及不同压缩机转速时系统的火用损功率,由此得出了对冷热电三联供燃气机热泵系统设计有一定指导意义的结论:从能量品质的角度出发应该尽量选取热效率比较高的发动机;减少发电机的发电量,可以考虑直接用发动机带动水泵的方式;根据南北方地域的不同要综合考虑冷凝温度和蒸发温度对系统的影响;选用换热效果比较好的换热器,即尽可能地将有冷量火用及热量火用产生和利用换热器的火用损功率降至最低;不应当将发动机的转速定的过高,应该选择发动机的经济运转速度为好,高转速的燃气机热泵是不经济的。

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 000r/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 800r/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 400r/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。

燃气机热泵容量调节制冷性能试验

为了实现燃气机热泵的容量调节和稳定运行，提高燃气机热泵的能源利用效率，该文根据燃气机转速知识库和控制规则，设计了专家比例-积分-微分（proportion-integration-differentiation，PID）转速控制器，对燃气机变容量调节进行试验研究；利用转速控制器对燃气机转速进行有效控制，分析测试了燃气机热泵变容量调节的制冷性能规律。试验结果表明：变容量调节过程中转速没有出现超调，表现出了良好的动态响应特性；对于干扰引起的燃气机转速波动，专家PID控制器表现出良好的抗干扰性能，转速波动小于±50 r/min；燃气机热泵系统制冷量随着燃气机转速的提高而增加，制冷性能系数和一次能源利用率随着燃气机转速的增加而减少；利用燃气机余热提供生活热水，燃气机热泵的一次能源利用率在1.23～1.66之间。该研究可为优化设计燃气机热泵提供参考。

带储能单元的燃气机热泵供暖季运行分析

针对冬季建筑热负荷典型日逐时变化特点以及燃气机热泵系统运行特性,提出将储能单元应用于燃气机热泵系统,建立了系统热平衡模型及评价指标,基于建筑热负荷波动范围设计了储能单元储放能策略及系统工作模式分区(Mode L,P,F,O),对系统进行了实验测试,结果表明加入储能单元后燃气发动机可一直运行在经济转速范围(1,200~2,000,r/min)内,系统日均一次能源利用率(PERh)为1.48,较传统燃气机热泵系统PERh提升了4.2%,,燃料消耗量减少12.5%,,较好地平衡了燃气机热泵系统制热量与建筑实时热负荷间的供需关系.

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.