Operation Performance of Air Source Heat Pump System for Space Heating in Tianjin

An air source heat pump system (ASHPS) used in an office building is set up and studied experimentally. Its operating performance in winter is evaluated based on test data and a comparative discussion is given on the effect of climate conditions and heating load ratio on the operation behavior. Then heating capacity variation caused by evaporator frosting is analyzed as well. Finally, the defrosting parameters and the technical feasibility are studied for a constant heating demand. The experimental results indicate that both the outlet water temperature drop and the system COP should be taken into account when setting defrosting parameters, and ASHPS is a viable technology for space heating and hot-water production in winter in Tianjin, which can maintain the room temperature above 19 ℃ when the outdoor temperature is -2 ℃.

热泵空调研究评述与技术进展

随着“十四五”规划到来,开发新能源与降低能耗已成为各项工作重心,而建筑节能是实施规划的关键环节。作为先进的节能装置,热泵空调已被广泛应用于工程项目并取得较好的节能效果,因此,如何进一步提升系统能效对建筑节能具有重要意义。以空气源热泵与水环热泵为例,详细讨论了不同热泵的节能机理与存在问题,同时,依据国内外最新研究理论与技术,结合工程项目的实测结果,从节能评估、运行优化与系统设计等方面来介绍提升系统能效的方法,以此促进热泵技术在我国进一步应用与发展。

供暖水温对低温空气源热泵制热性能影响的实验研究

为研究在低环境温度(-25℃)下不同供暖水温对低温空气源热泵(ASHP)的制热性能的影响,研制一种新型全尺寸双系统空气源热泵样机,该样机可用作工业化的商业产品,并采用液体载冷剂(LSR)法计算制热量。实验结果表明:在-25℃环境温度下,供暖水温从41~55℃时,样机的制热量由29.57 kW降至19.71 kW,降低了33.33%,消耗功率从19.20 kW增至23.36 kW,增长了21.69%,制热性能系数从1.54降至0.84,降低了45.45%。该研究可为空气源热泵在低温环境下的应用提供参考。

夏热冬冷地区办公建筑空气源热泵与太阳能复合供暖系统运行特性

为推进高效节能供暖方式,缓解夏热冬冷地区集中供暖时能源限制问题,以成都典型办公建筑为例,结合当地气候和建筑特点,在太阳能资源基本处于三类地区的条件下,提出以空气源热泵(ASHP)为主、太阳能光热光电为辅的高效复合供暖系统。利用TRNSYS、Dest等数值模拟软件,建立此复合供暖系统仿真模型,分析夏热冬冷地区供暖季复合热泵系统的运行特性。结果表明:以空气源为主、太阳能为辅的复合热泵系统,可实现热量和电力的补给,不仅可以改善热泵运行性能系数COP,还可以确保电池保持较高的光电转换效率;与太阳能供暖系统相比,可避免太阳能供暖系统的运行不稳定、舒适性较低等问题;与传统的ASHP系统相比,复合供暖系统的制热性能系数提高了44.0%,能耗降低了28.9%,且每年可减少碳排放28.9%。

关于住宅用空气源热泵空调、供暖与热水设计要素的思考

本文对目前家用空气源热泵空调、供暖与热水系统设计过程中的问题进行了探讨:指出家用空气源热泵空调系统的设计应该更加注重节能性,强调气流组织和湿度控制的重要性,满足人们全年生活的热舒适性要求;提出了针对气候特征的空气源热泵热水器控制策略以及合理评价冷凝热回收空调系统;分析了通过采用小温差末端实现空气源热泵高效舒适供暖来解决夏热冬冷地区冬季供暖的可行性,进而提出了空气源热泵冷热水系统一机多能的系统方案。在此基础上提出通过出台相关标准规范、优化系统的关键参数、研发气候适应性热泵技术,可以有效解决我国大多数地区的供暖和空调问题,促进产业革新与升级。

空气源热泵除霜问题的研究现状及进展

对空气源热泵除霜相关问题的研究现状进行分析总结。主要介绍了空气源热泵逆循环除霜的除霜原理,并从实验和模型模拟两方面分析了当前空气源热泵除霜的性能研究。最后从室外环境参数、空气源热泵结构、室外换热器结构参数和表面特性3个方面介绍了空气源热泵延缓结霜的研究现状,并介绍了当前对除霜性能改进的常用方法。为空气源热泵除霜问题的进一步研究和应用提供了参考。

空气源热泵在北京地区全工况运行的关键问题及应对策略

针对空气源热泵全工况运行所面临的结霜、除霜、低温运行、脏堵等关键问题,结合北京地区的实际工程案例,揭示了机组实际运行特性和供热(冷)特性劣化程度,分析了机组在供暖季与供冷季的整体运行性能。提出了高效抑霜、控霜、低温运行及脏堵诊断技术等相应解决对策,以期促进空气源热泵在北京地区实现全工况高效节能运行。

空气源热泵冷剂直热式建筑采暖系统研究现状

针对一种新型的采暖系统,即空气源热泵冷剂直热式建筑采暖系统,介绍了该系统目前存在的3种形式及每种系统的结构及特点,从运行特性、热舒适性、节能性及传热性等方面总结和分析了该系统的研究现状和研究成果,指出了系统中还需解决的问题,并对未来的研究方向做出了展望。

空气源热泵过冷蓄能除霜特性试验

为了解决空气源热泵除霜过程中能量来源不足而导致的各种除霜问题,提出了空气源热泵过冷蓄能除霜方法.对一台额定输入功率为850 W的家用空气源热泵进行改造,在人工模拟环境条件下,与常规逆循环除霜进行了对比试验.试验结果显示:过冷蓄能除霜条件下,压缩机的吸排气压力分别提高了0.11和0.57MPa,除霜时间和恢复供热时间分别缩短30.8%和25%,除霜过程耗功减少了22.8kJ.因此,过冷蓄能除霜可以有效地提高压缩机吸排气压力,缩短除霜和恢复供热时间,改善除霜时的室内热舒适性,降低除霜过程能耗.

空气源热泵低温适应性研究的现状及进展

随着改革开放的发展、人们生活水平的提高 ,许多传统供暖地区的居民开始有夏季制冷的要求 ,而且这些地区传统的以燃煤为基础的供暖模式所带来的负面影响越来越不能适应社会可持续发展的要求。空气源热泵因其特殊的优点而在长江中下游以南地区备受重视 ,但是传统的空气源热泵要想成功应用于北方寒冷地区还有许多问题有待进一步解决。文章分析了空气源热泵系统在寒冷地区使用时需要解决的一些问题 ,以及国内外为解决这些问题所做的一些工作 ,对于更好地促进这空气源热泵技术的发展具有积极的意义。

双缸转子压缩机变频空气源热泵制冷性能测试

对双缸旋转式压缩机变频空气源热泵在蒸发温度(T_(e))为-10~15℃范围内,冷凝温度(T_(c))为40℃,压缩机频率(f)在25~110 Hz范围内的制冷性能进行实验测试分析,重点研究了不同蒸发温度(T_(e))和压缩机频率(f)对空气源热泵的制冷量(Q_(c))、消耗功率(P_(c))和能效比(COP_(c))的影响。研究表明:当T_(c)=40℃时,T_(e)从-10℃升高到15℃,制冷量的增幅达137.25%;随着压缩机频率的升高,其制冷量也逐渐增大,且增幅明显。当T_(c)=40℃时,T_(e)从-10℃升高到15℃,其消耗功率的变化范围-4.49%~2.56%之间;而压缩机频率的变化对热泵消耗功率影响显著。当T_(c)=40℃时,T_(e)从-10℃升高到15℃,COP_(c)值从2.84升高到7.05,升幅达148.24%;当f=50 Hz时,COP_(c)值达到最大值。实验测试表明,双缸旋转式压缩机应用于变频空气源热泵,具有明显的节能效果。

严寒地区PV/T-空气源热泵集成供热系统研究

严寒地区太阳能光伏光热(PV/T)技术应用于空气源热泵供暖系统,能实现低温环境下空气源热泵高效制热,最大限度提高可再生能源利用率。研究分析了空气源热泵供暖系统在严寒地区使用的局限性和普遍存在的问题;根据太阳辐射传热机理和空气传热介质的特点,研制出PV/T-空气源热泵集成供热系统,空气源热泵机组即使在室外空气温度-20℃时,其理论COP值也能达到5.37,提高了严寒地区空气源热泵的制热效率,为今后严寒地区供暖模式提供了一种新的思路。

不同除霜周期对空气源热泵运行性能影响的实测研究

为探究不同除霜周期对空气源热泵运行性能的影响,并寻求不同结霜工况下的最佳除霜周期,针对北京地区4种不同结霜工况,分别采用5种不同除霜周期对机组进行实测研究。实测研究在环境温度-2.1～5.6℃(平均1.8℃)、相对湿度48%～88%(平均68%)、回水温度设定值40℃的运行工况下进行,结果表明:在同一结霜工况下,机组存在最佳除霜周期,在不同结霜工况下,机组的最佳除霜周期会发生变化;采用最佳除霜周期控霜时,名义结除霜损失系数为24%～36%,名义有效供热系数可达0.69～0.78,平均性能系数保持在2.06～2.30,机组运行性能显著优于其他除霜控制周期。

直燃型溴化锂吸收式机组与风冷热泵机组的一次能耗比较

采用一次能源利用率PER的概念 ,对目前广泛应用的空调冷热源直燃型溴化锂吸收式机组和电动风冷热泵机组作了比较。指出在额定工况下 ,直燃机一次能效率要高于风冷热泵。即使在考虑冷却系统能耗的情况下 。

双级耦合热泵系统一级侧机组低温稳态特性研究

利用已建立并验证过的空气源热泵机组稳态仿真数学模型,针对在双级耦合热泵供暖系统中作为一级侧机组的空气源热泵机组,着重研究其在低温环境下双级运行的供暖特性和运行特性。计算机仿真结果显示,空气源热泵机组在新工况下运行,低温供暖特性与运行特性均得到有力改善,其应用范围得到有效扩展。

双缸滚动转子式压缩机热泵制热综合部分性能系数(IPLV(H))研究

为了更好地评价双缸滚动转子式压缩机空气源热泵在低环境温度下的性能,对样机的制热综合部分性能系数(IPLV(H))进行实验测试。分别测试了样机在4种工况下的制热性能系数(COPh)。测试结果表明:样机在100%、75%、50%和25%负荷率4种工况下的COPh值分别为2.24、2.75、2.94和2.69,在名义工况下,其COPh值比规范高6.25%。由相关计算公式,可计算出全国典型城市低环境温度空气源热泵的IPLV(H),其中,IPLV(H)值最高的城市是西安,IPLV(H)=2.85,最低的城市是太原,IPLV(H)=2.74;较之规范要求,其提升率在14.2%~18.8%。说明所研发的双缸滚动转子式直流变频压缩机空气源热泵是一种高效节能热泵。

热泵系统运行影响因素分析与经济性评价

为了分析水环热泵与空气源热泵的影响因素,笔者以负荷率为切入点提出影响水环热泵的反向能效应,并阐明热泵系统运行规律。为了检验分析结果,以天津某办公建筑群为例对水环热泵与空气源热泵进行冬夏两季能耗测试与经济性评估,结果表明:空气源热泵运行受负荷率影响且其作用相对稳定,而水环热泵运行受负荷率与反向能效应的共同作用;80%负荷率是水环热泵节能范围的变化拐点,相比空气源热泵,其冬、夏两季节能率分别为12.7%和25.2%;辅助热源使用状态对热泵总能耗具有显著影响,且其减小了不同系统间的能耗差异;水环热泵比空气源热泵经济性更好,其最小年费用节省37.0%。

直燃型溴化锂吸收式机组与风冷热泵机组在变工况下运行的一次能耗及环境影响比较

对直燃型溴化锂吸收式机组和电动风冷热泵机组在变工况下的一次能源利用率PER作了比较。在不考虑冷却系统能耗的条件下 ,直燃机的一次能源利用率比风冷热泵高。而在冷却系统水泵扬程较大时 ,直燃机的综合能耗高于风冷热泵。提高直燃机的冷水出水温度可以提高直燃机运行经济性。同时指出了火电厂调峰情况下风冷热泵的能耗更高 ,而在我国以煤为主的能源结构及供电效率较低的现状下风冷热泵机组的环境影响也是不可忽视的。

CO2空气源热泵供暖系统性能分析

为解决常规CO2系统供暖效率低的问题,本文建立了常规CO2系统、R410A喷气增焓系统、复叠系统、间接过冷CO2系统、直接过冷CO2系统的热力学模型,对采用不同供热末端的系统性能进行优化和分析。结果表明:当供/回水温度为65℃/40℃(供热末端为暖气片)、环境温度为-20~20℃时,直接过冷系统的COP较常规CO2系统提升3.8%~20.9%。直接过冷系统的CO2循环占主导地位,间接过冷系统在大多数工况下辅助系统对热水生产占主导。仅需通过为直接过冷系统配置相对较小的蒸气压缩制冷循环装置,即可实现系统效率的显著提升。对于不同的CO2热泵系统,环境温度高于-15℃时,直接过冷系统火用效率均高于其它系统,较常规CO2系统火用效率提高19.3%~28.2%;环境温度低于-15℃时,CO2/R1234yf复叠系统的火用效率最高。

北京地区“煤改电”供暖系统的分析与思考

通过对北京地区某农户安装的"煤改电"供暖系统进行调研,根据相关数据进行统计分析和模拟分析,发现单独使用空气源热泵供暖系统中存在的问题,如输配能耗较高、系统COP低、热泵机组及水泵启停控制不合理等问题,并针对这些问题提出了相应的改进措施,以改善热泵的供热效果。