太阳能-相变蓄热蒸发型空气源热泵复合供热系统的设计

文章以山西省原平市某办公楼为研究对象,利用相变蓄热蒸发型空气源热泵技术,设计了一套具有双水箱的太阳能-相变蓄热蒸发型空气源热泵复合供热系统,并开发出一套与之相匹配的集散控制系统。该控制系统采用"一主四从"架构,以STM32F103微处理器为核心,实现对供热系统各个部件的监控。试验结果表明,在保证供热系统安全、稳定运行的前提下,控制系统提高了供热系统的能效比,实现了供热系统对用户端的全天候恒温供暖。

相变蓄热蒸发型空气源热泵性能实验研究

针对北方低温环境下空气源热泵性能低劣的状况,开发设计一种相变蓄热蒸发型空气源热泵系统,相变蓄热器由蓄热材料、双盘管和保温层组成,该热泵系统可在供热-蓄热、供热-放热和除霜-放热模式下运行。通过人工模拟各种不同环境温度对该热泵系统的不同运行模式进行性能测试。测试结果显示:相变蓄热蒸发型空气源热泵系统在3种模式下都具有优良的性能,在超低环境温度-25℃和-30℃下运行时,制热性能系数COP分别为2.00和1.94,制热量仍能满足供热需求,同时压缩机排汽温度显著降低。实验研究结果表明,该相变蓄热蒸发型空气源热泵系统能够解决空气源热泵在供热过程中存在的能量供需矛盾,同时可提高空气源热泵在低温运行下的各种性能。

相变蓄热蒸发型空气源热泵性能优化实验研究

通过在蓄热器盘管上加装矩形翅片及采用新型相变蓄热材料(80%Na_2SO_4?10H_2O+20%Na_2HPO_4?12H_2O),对原开发的蓄热蒸发型空气源热泵系统实施优化改造。改造后的实验结果显示:系统优化后,蓄热器的蓄热速度增加了近一倍,蓄热时间缩短55%;平均放热时间较优化前增加了40%;热泵在超低环境温度-30℃下运行,排气温度也仅为103℃,低于安全排气温度极限130℃;环境温度-30℃时的系统制热量增加了1.1 k W,增加比例23.4%;环境温度-30℃时,热泵供热系数COP为1.8,较优化前的1.6提高12.5%。

相变蓄热蒸发型空气源热泵控制系统的开发

相变蓄热蒸发型空气源热泵系统能很好地解决空气源热泵供热过程中存在的能量供需矛盾,提高其性能,但必须有高性能控制系统作保障。开发的控制系统采用基于STM32F103微控制器的数据采集与输出控制电路,可实时采集热泵机组主要设备进出口管路温度、压缩机压力及水箱液位高度等参数,主中处理器(CPU)通过RS232总线将相关参数发送至人机界面(HMI),用于显示系统各动态参数。该系统还可对压缩机、水泵、四通换向阀、蒸发器及管路电磁阀进行启停控制,实现了热泵系统供热-蓄热、供热-放热和除霜-放热模式下的自动稳定运行。现场测试表明,控制系统性能稳定、运行可靠、节能效果良好。

R417A替代R22用于相变蓄热蒸发型空气源热泵的性能分析

针对中国北方冬季气温偏低的特点,设计了相变蓄热蒸发型空气源热泵。相变蓄热蒸发型空气源热泵,利用相变技术,可以有效地解决中国北方低温时的供暖问题。以相变蓄热蒸发型空气源热泵为研究对象,在人工环境模拟室中模拟不同的环境温度,分别使用R417A和R22进行实验。实验数据表明,R417A替代R22时,系统无需更换润滑油,各工况下系统运行稳定,R417A的排气温度和排气压力均低于R22,有利于系统的安全运行。R417A的制热量和COP均小于R22。可见R417A可以替代R22作为相变蓄热蒸发型空气源热泵的制冷剂,但对于新建热泵机组,要达到原有供热效果需要增加蒸发器和冷凝器的换热面积。

相变蓄热型空气源热泵系统与太阳能互补供暖系统的优化研究

结合相变蓄热型空气源热泵与太阳能供暖,可在充分利用太阳能资源的同时,提升系统供热能力。为保障供热效率,提供高质量的能量资源,针对相变蓄热型空气源热泵系统与太阳能互补供暖系统的优化展开研究。根据相变蓄热型空气源热泵的热转化模式及热能转化效率,分析供热系统的热力作用效果,在此基础上,对太阳能供暖系统的供热性能进行深入研究。结合上述两者的应用优势,分别从优化相变材料配置、提升太阳能集热器效率、优化系统控制策略、改进热能传输与利用等多个方面着手,定义具体的供暖系统优化设计方案。

蓄热蒸发型空气源热泵蓄热器特性实验研究

以所研制的相变温度为30℃的圆柱形螺旋盘管相变蓄热装置为研究对象,实验分析其在不同室外温度下的蓄、放热特性和除霜特性。研究结果表明:该相变蓄热装置具有良好的蓄放热能力,可满足蓄热蒸发型空气源热泵在低温工况下的供热需求,可有效解决空气源热泵系统的热量供需矛盾,同时缩短除霜时间达50%,提高热泵系统的供热效果。但蓄热器的蓄热速度慢,在有限时间内的蓄热量少,为实现热泵系统在极低温环境下的高效工作,须采取措施强化该蓄热器的换热。

蓄热蒸发型空气源热泵实验研究

设计了一种带相变蓄热器的空气源热泵机组样机,并进行了实验研究和性能分析。该机组有3种运行模式:蓄热模式、放热模式、除霜模式。测试结果显示,在室外环境温度低至-30℃时,系统COP可达1.94,制冷量能够满足寒冷地区热用户的热量需求,压缩机排气温度为105℃。

相变蓄热型空气源热泵系统蓄、释热特性与供暖节能运行温度条件的研究

文章通过对典型城市最冷月的日逐时室外空气的平均温度进行分析,并结合空气源热泵的运行特性、建筑供暖负荷规律和人们的用能规律,提出了一种相变蓄热型空气源热泵系统,实现了通过日蓄、夜释的方式弥补低温时段空气源热泵供热能力不足的目的。文章设计了新型翅片管式相变蓄热器,开展了相变蓄热型空气源热泵系统蓄、释热特性实验。实验结果表明:翅片管式相变蓄热器蓄热时,相变蓄热材料温度分布均匀,空气源热泵的冷凝温度与相变蓄热材料之间的温度差为1.1℃,这有利于降低空气源热泵冷凝温度、提高空气源热泵性能系数;翅片管式相变蓄热器释热时,相变蓄热器入口水温对释热速度具有重要影响。同时,对相变蓄热型空气源热泵系统的蓄热能效进行分析,得到了相变蓄热型空气源热泵系统供暖节能运行温度条件。

相变蓄热型空气源热泵系统的模拟

为提高空气源热泵系统的低温适应性,将相变蓄热技术与空气源热泵结合,实现白天蓄热、夜晚放热的运行模式。本文通过模拟研究了相变蓄热型空气源热泵系统的蓄放热特性和应用多级相变材料对系统的影响。结果表明:系统蓄热量随时间线性增大,380 min时达到18.94 kW·h,平均COP为2.51;系统放热量先随时间线性增大,随后增大速率有所减缓,180 min时达到13.58 kW·h。放热过程进口水温为35℃时,系统经过6次蓄放热循环后达到稳定运行状态,蓄放热效率为99.06%。相比单级PCM,应用三级PCM的系统蓄热时间缩短9.60%,COP提高3.97%,总[火用]效率提高4.84%,其中降低过冷区PCM熔点对提高系统性能起到关键作用。

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0.2 MPa.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.

基于相变蓄热的空气源热泵系统蓄放热性能实验研究

为进一步研究基于相变蓄热的空气源热泵系统动态运行特性以及蓄放热特性,本文搭建了基于相变蓄热的空气源热泵系统蓄放热性能测试平台,并对系统进行了实验研究。研究结果表明:蓄热过程中系统平均功耗为2.3 kW,平均制热量为5.4 kW,平均性能系数为2.4,冷凝蓄热器蓄热量与蓄热时间呈线性关系,在5.8 h的蓄热时间内蓄热量可达31.5 kW·h;放热过程中冷凝蓄热器放热量与放热时间呈幂函数关系,在2 h的放热时间内放热量可达9.5 kW·h,平均放热功率为4.7 kW。相关研究成果对该系统在特定场合的应用具有一定的指导作用。

一种新型太阳能蓄热风道及其在空气源热泵工程中的应用分析

空气源热泵机组在我国得到了越来越广泛的应用，但是其制热运行时随着室外温度的降低运行能效也逐渐降低。提出一种结合相变蓄热材料的新型太阳能蓄热风道，预热送入空气源热泵机组蒸发器侧的空气，仅利用太阳能，不需要消耗不可再生能源便可达到改善机组运行状况，提高空气源热泵机组制热能效的作用。介绍了其具体实施方式和工作原理，并对其在实际工程中的应用做了分析，认为该太阳能蓄热风道可广泛应用于使用空气源热泵制热的空调、生活热水及热风干燥项目中。

蓄热型太阳能-空气源热泵仿真及试验研究

从蓄热型太阳能-空气源热泵联合热水系统的工作特点出发,基于Trnsys软件,建立了太阳能-空气源热泵热水系统的仿真模型,分析了上海地区整年各月系统的太阳能保证率、太阳能与热泵的供热量比值,为长三角地区太阳能-空气源热泵系统的应用提供了数据参考。分别对热泵单独运行、蓄热水箱单独运行模式、太阳能集热器和蓄热水箱联合运行三种运行模式进行实验研究。仿真结果表明:采用太阳能作为辅助热源在全年供热量能够占整个系统总供热量42%左右,降低了系统运行费用。试验结果表明:(1)太阳辐射强度决定集热器的进出口温差,相变蓄热水箱可以在一定程度上降低集热器进口水温,提高集热器的集热效率;(2)有相变蓄热材料的水箱能够延长热水使用时间。

蓄热型空气式太阳能集热-空气源热泵复合供暖系统在寒冷地区的应用研究

设计了一种蓄热型空气式太阳能集热-空气源热泵复合供暖系统。该系统具有太阳能供热、太阳能辅助热泵供热和热泵供热3种运行模式,可根据环境工况及供暖负荷的变化自动切换运行模式,保证室内供暖的稳定性。在通辽市的实验研究结果表明:在整个供暖季内,该系统可持续提供42.6℃的热水,维持室内温度在21.3~24.1℃之间;平均COP为3.6,实现了太阳能的高效利用,减少了常规能源的消耗,可节约标准煤21 t;与电供暖、燃煤锅炉供暖及燃气锅炉供暖系统相比,年运行费用可分别降低62.2%、49.1%、46.2%,回收期分别为4.7、9.8、10.3 a。

蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统除霜模式研究

文章介绍了一种蓄热型空气源热泵直凝式地暖系统,并对其除霜模式进行了实验研究。通过实验测试,分别对两种除霜模式下压缩机的吸气压力,排气压力,地暖填充层表面平均温度和室内环境平均温度进行对比分析。实验结果表明在蓄热除霜模式下压缩机的吸气压力和排气压力高于常规逆循环除霜模式,有利于稳定除霜过程,提高冷凝温度,缩短除霜时间,并且填充层表面温度和室内环境平均温度高,更有利于采暖房间的热舒适性。

蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统的应用研究

在气候寒冷的地区,供暖系统的重要性不言而喻,在寒冷地区搭建蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统,能够满足当地的热水使用需求和用户用暖需求。蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统受到建筑负荷变化以及气候条件等多重因素影响,在应用的过程中需要呈现出多种不同的运行模式,为了保证蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统拥有更加合理的供热、蓄热和集热功能,本文将以蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统为基础,系统性分析蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统运行模式以及控制方案,通过本文的研究,旨在提升蓄热型空气式太阳能集热空气源热泵复合供暖系统应用的科学性,为寒冷地区寒冷气候环境下生活质量改善提供支持。

一种新型无霜空气源热泵热水器实验研究

针对空气源热泵在低温环境下容易结霜问题,本文提出一种新型无霜空气源热泵热水器,其利用固体干燥剂较强的除湿特性,使室外空气含湿量低于结霜条件来实现无霜运行;其次,利用相变蓄热装置对冷凝余热进行回收,使之作为再生模式下的低温热源,对干燥剂进行再生,以保证系统的持续运行。本文通过实验验证了新型系统的可行性,并与传统除霜系统相比,在环境工况为0℃/80%下,其COP比热气旁通除霜系统和电除霜系统分别高7.25%和46.3%。

空气源热泵相变蓄能除霜蓄能特性实验研究

为了研究空气源热泵相变蓄能除霜过程中不同蓄热模式下的系统特性,在人工模拟环境下,对不同的蓄热模式特性进行了实验研究。实验结果表明:串联蓄热模式下,压缩机吸排气压力和温度分别稳定在0.38 MPa和1.65 MPa以及-6.9℃和75.0℃,而并联蓄热模式和单独蓄热模式下吸排气压力低至0.12 MPa和1.16 MPa,排气温度高达122.5℃。串联蓄热模式下,相变材料在蓄热过程中很好的完成相变,室内机出风温差达到18.0℃,压缩机耗功达到825 W。因此,串联蓄热模式下系统压力和温度等特性最为稳定,且蓄热过程时间较短,对室内供热影响最小,具有较强的可行性。

空气源热泵蒸发器结霜过程仿真研究

提出了一个空气源热泵蒸发器结霜过程的动态分布参数模型 ,该模型把霜层的生长过程看成是一种具有移动边界的多孔介质的动态相变传热传质过程。