太阳能+空气能一体化热泵室外侧换热器气流组织及换热性能研究

常规空气源热泵在制热运行中,由于室外侧换热器冷风回流和迎面风速不均匀性过大,会导致换热性能恶化。为了解决这些问题,文章调整室外侧换热器结构并利用太阳辐射能量,提出了一种适用于公共建筑的新型太阳能+空气能一体化热泵室外机方案;建立了室外侧换热器数学模型,对常规空气源热泵室外侧换热器的气流组织及换热性能进行仿真分析,并通过实验验证模型的正确性;构建了涂敷太阳能吸收膜的单倒型和双倒型两种新型室外侧换热器结构,并对其气流组织及换热性能进行模拟研究。结果表明:单倒型和双倒型结构均能改善换热器迎面风速不均匀现象,其中双倒型结构改善效果更为明显,其外侧换热器和内侧换热器迎面风速不均匀度与常规空气源热泵室外侧换热器相比分别降低了46%和83%;在换热器面积、风机型号和数量相同的情况下,双倒型结构换热器空气侧换热量比单倒型结构提高了5.4%。该研究可提高热泵换热器换热效率,降低系统能耗,为太阳能耦合空气能一体化热泵相关研究提供理论支撑。

直膨式太阳能-空气双源热泵全年运行性能及逐时工作模式优化

该文基于能量平衡与集热/蒸发器换热特性建立双源热泵的系统仿真模型,该热泵采用并联的翅片管风冷蒸发器和吹胀板双面太阳能集热/蒸发器,模型考虑吹胀板蒸发器的正面和背面的实时太阳辐射得热,基于全年气象参数,对热泵在上海地区的全年运行性能进行模拟,分析太阳能集热面积对热泵性能的影响;基于优化的集热/蒸发器面积,对比分析双源热泵3种工作模式的全年运行性能;以逐时热泵COP最高为目标,得到热泵逐时最佳工作模式。模拟结果表明:对于45°朝南安装的双面吹胀板蒸发器,背面太阳能辐射得热是正面得热的3%~15%;双源热泵并联运行模式下全年COP比单空气源热泵、单太阳能热泵分别高24.2%和2.5%;得到以水平总辐照度I_(g)和环境温度T_(a)表示的双源热泵逐时最佳工作模式判别规则:I_(g)>25.05Ta-146.8时,系统的最佳工作模式为太阳能模式;I_(g)<25.05Ta-146.8时,系统最佳工作模式为太阳能-空气源并联模式。在逐时最佳工作模式下,相对于固定的双源并联运行模式,热泵年COP提高4.7%,冬季COP提高11.0%。

严寒地区空气直联耦合式太阳能热泵供暖系统分析

严寒地区供暖周期长,供暖能耗高,太阳能热泵作为一种清洁高效的供暖方式,具有节能、环保等优点,被认为是严寒地区供暖技术的优选。而以水为冷却介质的传统太阳能热泵在严寒地区出现的冻裂、泄露等问题导致运行效率降低。针对严寒地区供暖出现的运行难题,采用PCM蓄能芯的真空管空气集热器,利用空气直联耦合式太阳能热泵辅助双级复叠热泵技术,解决严寒地区供暖设备的运行稳定性问题。在内蒙古、甘肃以及青海等地的工程案例中,供暖季室内温度平均可维持在19~23℃,且空气直联耦合式太阳能热泵在不同环境温度下的COP均大于传统供暖热泵,满足供暖需求的同时,提升了系统效率。

空气能热泵+太阳能辅助烤房试验示范效果

为探索空气能热泵+太阳能辅助烤房的烘烤性能和烘烤效果,文章对比分析了传统燃煤式烤房和空气能热泵+太阳能辅助烤房烤后烟叶效果评价和烘烤成本。试验结果表明空气能热泵+太阳能辅助加热烤房升温灵、排湿通畅、控温稳定、操作简便、设备故障率低,且烘烤过程无有害气体和烟尘排放,减少了环境的污染。因此,空气能热泵+太阳能辅助加热烤房的各项综合效益优于燃煤式烤房,是一种环保、节能、高效的烤烟烘烤方式。

太阳能辅助空气源复合热泵冬季供热特性实验研究

设计了以非同态双热源复合换热器为核心技术部件的太阳能辅助空气源复合热泵,搭建试验台,按照国家标准规定的单一空气源热泵的3种冬季供热工况(7、2、-7℃)进行实验研究。研究结果表明,该复合热泵冬季低温供热性能明显优于单一空气源热泵,在标准规定的环境温度为-7℃的超低温工况下,复合热泵较单一空气源热泵,制热量提高24%,能效比提高25%以上。

太阳能辅助空气源热泵空调低温特性研究

为了改善和提高空气源热泵空调冬季低温环境下的工作性能,设计了以翅片-套管复合式换热器为核心部件,以太阳能低温热水作为辅助热源的太阳能辅助空气源热泵空调,并对该热泵空调进行了低温工况性能测试。实验结果证明,当室外环境温度低至-15℃时,太阳能辅助空气源热泵空调与单一空气源热泵空调相比,系统性能得到明显改善,COP提高50%以上。

太阳能-空气复合热源热泵供热特性实验研究

针对空气源热泵低温供热性能差的突出问题,设计了一种以双热源复合换热器为核心技术部件的太阳能-空气复合热源热泵,并在三种低温工况下(-5℃,-10℃,-15℃)对两种热泵的供热特性进行了实验研究.研究结果表明,太阳能-空气复合热源热泵的低温性能明显优于单一空气源热泵.在室外环境温度达到-15℃的超低温工况时,其制热量和能效比分别较单一空气源热泵提高了45(和50(以上.

太阳能与空气复合源热泵热水系统多模式运行实验特性

提出并构建了一种直接膨胀式太阳能与空气复合源热泵热水系统。在南京夏季的晴天、阴天及冬季晴天工况下分别对实验样机的运行特性进行研究。实验结果表明:该系统在不同天气下以不同热源模式高效地将热水加热到55℃。在夏季晴天太阳辐射波动较大时,系统的集热/蒸发器可以同时吸收太阳辐射能和空气热量,以太阳能为主,空气源为辅,平均能效比为4.83;在夏季阴天,系统以空气源热泵模式稳定运行,平均能效比为3.97;在冬季晴天,系统以太阳能热泵模式运行,太阳能的输入提高了热泵蒸发温度,从而缓解了蒸发器结霜问题。

太阳能耦合空气源水源热泵复合供暖系统性能分析

提出了一种适用于北方地区的太阳能耦合空气源水源热泵复合供暖系统。以某铁路站区为例,建立了TRNSYS仿真模型和优化模型,分析了该系统的性能,获得了不同保证率下的设备容量和运行特性。结果表明,该组合供暖系统供水温度高且稳定,平均供水温度达60℃,对室外环境和供暖末端适应性强;该系统能最大限度地利用太阳能,提高太阳能利用率,相比无太阳能的空气源水源热泵复叠供暖系统,系统综合能效提升了22.5%~117.8%,平均提升了67.96%。研究结果为北方严寒、寒冷地区铁路站房提供了一种可行的供暖方案。

新型太阳能/空气能直膨式热泵与空气源热泵供热性能对比

针对传统空气源热泵制热时极易出现室外机结霜的现象,提出了可同时吸收太阳能和空气能的新型太阳能/空气能直膨式热泵机组,把太阳能集热器和热泵蒸发器合二为一,使室外机结霜得到有效缓解。为了验证新型太阳能/空气能直膨式热泵机组性能优劣,分别搭建新型太阳能/空气能直膨式热泵系统和空气源热泵系统,在2月26日—3月2日期间,对邯郸某一农村建筑的地板辐射采暖用户进行5天实际测试,对比分析了两种系统的制热性能、耗电量和COP变化情况。通过测试发现室外平均温度为10℃,太阳辐射达到峰值571.5 W·m^?2时太阳能/空气能直膨式热泵的制热量较空气源热泵提高大约70%,全天总制热量较空气源热泵提高大约12%。0~8℃的低温状态时,COP值仍可达到3.46,基本满足建筑采暖需求。并在此基础上对太阳能-空气能直膨式热泵提出进一步的优化措施,逐步推广其在寒冷地区的实际应用。

太阳能-空气双热源复合热泵系统性能研究

太阳能-空气双热源复合热泵技术能有效解决空气源热泵室外温度低时蒸发器易结霜、系统性能降低的缺点。本文在课题组前期研究的基础上,针对一种新型的太阳能-空气双热源复合热泵系统,采用分布参数法建立了系统的数学模型。利用数学模拟的方法对单一空气源热泵系统和太阳能-空气双热源复合热泵系统在三种不同工况下的制热量和COP进行了模拟,并对模拟结果进行了对比分析。

一种太阳能与空气源双热源热泵系统的性能研究

针对单一空气源热泵和单一太阳能热水器的不足,提出太阳能-空气源双热源热泵系统,分析了太阳辐射强度对系统运行的影响.通过太阳能辅助热泵与空气源热泵运行对比实验得出,在整个加热过程中,太阳能辅助热泵系统的系统运行性能和加热水速率均优于空气源热泵系统.太阳能辅助热泵系统的性能系数COP平均值约为单一空气源热泵系统的3倍.在冬季环境温度较低情况下,太阳能辅助热泵相对于空气源热泵具有明显优势.

太阳能空气源热泵复合系统实验研究

本文基于太阳能集热器的运行不稳定性和空气源热泵冬夏季极限天气性能衰减,建立了一种太阳能—空气源复合热泵系统,并对其运行模式和技术特点进行了分析。实验测试了夏季名义工况和最大负荷工况下复合系统制冷兼制热水性能系数;冬季室外换热器需要和不需要周期除霜工况下复合系统的制热性能系数;冬季周期除霜工况下热泵的除霜时间和除霜效果。结果表明:该复合系统在夏季(名义和最大负荷工况)和冬季(除霜、不除霜工况)的COP比常规空气源热泵系统高;冬季除霜条件下利用蓄热热水热量反向除霜时间明显小于常规除霜模式的除霜时间且效果良好。

高寒地区某站房太阳能-空气/水源热泵联合供暖系统研究

利用TRNSYS软件建立了高寒地区某站房太阳能-空气/水源热泵联合供暖系统仿真模型,该系统设置双蒸发器和双水箱。通过对典型天工况和单双水箱工况下应用性能的研究,其结果表明,该系统具有较高的太阳能保证率,双水箱的使用可增加水箱的总供热量,并且对水箱直接供热量有明显提升。

太阳能集热、空气源热泵和电加热并联式沼气发酵增温系统研究

为了解决南方地区阴雨天和广大北方地区冬季沼气发酵温度低、产气效率低等问题,本文尝试设计以太阳能集热、空气源热泵、电加热并联的沼气发酵增温系统。这三种加热技术互补使用可满足不同天气条件下沼气发酵的增温需求。太阳能集热器作为增温系统的主要加热装置。当太阳辐射不能满足温度需求时,使用空气能热泵加热。特殊情况下使用电加热装置增温。为满足恒温发酵,该系统配备了以单片机为核心的自动控制器,分别包括温度检测电路单元、温控电路单元、键盘输入单元、显示单元和报警单元。该增温系统实现了沼气池恒温发酵功能,能够在阴雨天和冬季稳定增温,有效的提高沼气池产气效率,减少能源消耗和人员参与。

太阳能-空气源复合热泵性能研究

为提高空气源热泵的低温适用性,通过在焓差试验室设定工况条件下进行试验,研究标准工况下3种太阳能热水温度与7种风机频率对太阳能-空气源复合热泵机组制热性能的影响。试验结果表明,在20 Hz变化到50 Hz风机频率的工况下,随着蒸发器通入太阳能热水水温的升高,机组制热量增加越明显,当通入30℃太阳能热水时,机组制热量比单一空气源热泵制热量平均可增加24.4%。通过不同环境工况下无太阳能热水与利用20℃太阳能热水条件的制热量对比,结果表明,随着环境温度降低,太阳能热水作用越明显。利用20℃热水时,在7种风机频率工况下,制热量平均增加23.3%。

太阳能-空气双热源热泵中央热水系统

太阳能-空气双热源热泵中央热水系统在太阳能与热泵结合方面做了很好的尝试,系统可有效解决北方寒冷地区太阳能全年稳定供热水问题。本项目的实施将为2008绿色奥运工程起到积极的示范和推广作用。

不同排湿方式的空气能热泵密集烤房烘烤效果对比研究

为探究湖北襄阳地区新能源烤房的降本增效烘烤效果,开展3种不同排湿方式空气能热泵烤房与生物质烤房的烘烤效果对比试验。试验共设4个处理:S1,移动式生物质颗粒密集烤房为对照(CK);S2,开放式空气能热泵密集烤房;S3,密闭式空气能热泵密集烤房;S4,复合式空气能热泵密集烤房。对各处理的负载烘烤效率、烘烤关键温度控制、烘烤成本、烟叶常规化学成分、烤后烟叶经济性状进行对比分析,验证烘烤效果。结果表明:与生物质烤房相比,新能源热泵烤房烘烤效率稍低,但关键烘烤温度控制更精准,烘烤成本减少;新能源热泵烤房的单位干烟平均成本仅为1.20~1.52元/kg,远低于生物质烤房,下降了0.69~1.01元/kg,降幅高达31.22%~45.70%,每炕烟能节省386.7~543.3元;热泵烤房烟叶内在质量化学成分协调性提升,以密闭式和复合式效果更加;密闭式空气能热泵密集烤房上等烟比例显著提升了5.92百分点,烟叶均价显著增加了2.27元/kg,总产值最佳。总体来看,热泵密集烤房与生物质密集烤房相比,省工降本,提质增效,具有十分良好的推广前景。

基于太阳能烟囱发电与空气能热泵系统的海水淡化技术研究

水资源对社会和经济发展具有重要的作用,目前我国的淡水资源十分紧张。提出了一种基于太阳能烟囱发电与空气能热泵联合进行海水淡化系统,该系统充分利用太阳能,将太阳能烟囱与太阳池相结合,保证了海水淡化的稳定性,并且产生电能,提供空气能系统利用,在空气能热泵系统进行海水淡化的同时还可以提供一定的冷量,可用于高温场所的降温,实现了自然资源循环高效、无污染的综合利用,为我国沿海、岛礁淡水资源的开发提供了参考。

太阳能、空气源热泵对比实验研究分析

指出了太阳能热泵系统可有效地结合太阳能热利用技术和热泵技术来提供热量,既节能又环保。空气源热泵是以空气为热源的热泵系统,有安全环保、无污染的特点。对空气源热泵在不同室外环境温度下进行了各种工况的测定。结果表明:冷凝器入口温度从30℃上升到40℃时,太阳能热泵和空气源热泵制热量分别下降0.29、0.43kW,冷凝器的入口温度对太阳能热泵的影响更大。对比两种方案的运行参数,可为空气源热泵系统和太阳能热泵系统的设计和控制提供有效的理论依据。