Thermodynamic Simulation of CCP in Air-Cooled Heat Pump Unit with HFCs and CO₂Trans-Critical

The exergy analysis and finite time thermodynamic methods had been employed to analyze the compound condensation process (CCP). It was based on the air-cooling heat pump unit. The cooling capacity of the chiller unit is about 1 kW, and the work refrigerant is R22/R407C/R410A/CO2. The MATLAB/SIMULINK software was employed to build the simulation model. The thermodynamic simulation model is significant for the optimization of parameters of the unit, such as condensation and evaporation temperature and mass flow of the sanitary hot water and size of hot water storage tank. The COP of the CCP of R410A system is about 3% - 5% higher than the CCP of the R22 system, while CCP of the R407C system is a little lower than the CCP of R22 system. And the CCP of CO2 trans-critical system has advantage in the hot supply mode. The simulation method provided a theoretical reference for developing the production of CCP with substitute refrigerant R407C/R410A/CO2.

Assessment of Low Global Warming Potential Refrigerants for Waste Heat Recovery in Data Center with On-Chip Two-Phase Cooling Loop

Data centers(DCs)are highly energy-intensive facilities,where about 30%–50%of the power consumed is attributable to the cooling of information technology equipment.This makes liquid cooling,especially in twophase mode,as an alternative to air cooling for the microprocessors in servers of interest.The need to meet the increased power density of server racks in high-performance DCs,along with the push towards lower global warming potential(GWP)refrigerants due to environmental concerns,has motivated research on the selection of two-phase heat transfer fluids for cooling servers while simultaneously recovering waste heat.With this regard,a heat pump-assisted absorption chiller(HPAAC)system for recovering waste heat in DCs with an on-chip twophase cooling loop driven by the compressor is proposed in the present paper and the low GWP hydrofluoroolefin refrigerants,including R1224yd(Z),R1233zd(E),R1234yf,R1234ze(E),R1234ze(Z),R1243zf and R1336mzz(Z),are evaluated and compared against R245fa as server coolant.For theHPAAC system,beginning with the development of energy and economic models,the performance is analyzed through both a parametric study and optimization using the coefficient of performance(COP),energy saving ratio(ESR),payback period(PBP)and net present value(NPV)as thermo-economic indicators.Using a standard vapor compression cooling system as a benchmark,the results indicate that with the evaporation temperature between 50℃and 70℃and the subcooling degree ranging from5℃to 15°C,R1233zd(E)with moderate compressor suction pressure and pressure ratio is the best refrigerant for the HPAAC systemwhile R1234yf performs the worst.More importantly,R1233zd(E)is also superior to R245fa based on thermo-economic performance,especially under work conditions with relatively lower evaporation temperature as well as subcooling degree.Under the given working conditions,the overall COP,ESR,NPV,and PBP of R1233zd(E)HPAAC with optimum subcooling degree range from4.99 to 11.27,25.53 to 64.59,1.13 to 4.10×10^(7) CNY and 5.77 to 2.22 years,respectively.Besides,the thermo-economic performance of R1233zd(E)HPAAC under optimum working conditions in terms of subcooling degree varying with the evaporation temperature is also investigated.

Investigation on the Influence of Refrigerant Charge Amount on the Cooling Performance of Air Conditioning Heat Pump System for Electric Vehicles

The application of air conditioning heat pump(ACHP) in electric vehicles could lead to significant electrical power saving effect. As for an air conditioning heat pump system for electric vehicles, the influence of refrigerant charge amount should be investigated during the design phase. In this study, experimental method was employed to investigate the influence of the refrigerant charge amount on the performance of the ACHP system. The results showed that the refrigerant charge amount had different influence on the refrigerant properties at various locations within the system. The coefficient of performance and pressure-enthalpy diagram were calculated, and showed a close relationship with refrigerant charge amount under different compressor speeds. The degree of subcooling and the degree of superheating were recorded and the critical charge amount was determined by a typical practical test method. In addition, the critical refrigerant charge amount determined by the experimental method was also compared with two typical void fraction correlation models, and the model with consideration of two phase stream reaction of the refrigerant showed a good estimation accuracy on the critical charge amount.

夏热冬冷地区空调冷热源配置的多目标优化

为实现“双碳”背景下清零建筑直接碳排放的目标,夏热冬冷地区建筑空调冷热源越来越多地采用空气源热泵加水冷式冷水机组的复合架构。其中,空气源热泵冬季供热,夏季与水冷式机组共同供冷。由于空气源热泵供冷能效较低,提高水冷式机组容量配置,尽可能使之分担更多的冷负荷,有利于降低系统供冷能耗,但系统投资也将随之上升。因此,有必要研究复合架构下空调冷热源配置的综合优化方法。利用层次分析法,计算空调冷热源系统的节能性、环保性、经济性、节材性等不同目标维度的权重,建立空调冷热源的综合优化目标函数。设计空调冷热源配置的优化流程,并以上海某办公建筑为例进行分析。结果表明,随着水冷机组容量的增加,空调冷热源系统的全年能耗降低,耗材生产能耗、折算年费上升,而碳排放呈先降后升的规律。多目标优化方法可以更好地实现各项指标之间的平衡,为相关研究及实际项目决策提供参考。

喷油参数对螺杆式空气源热泵系统性能的影响

针对北方寒冷地区的稠油热水驱技术面对的问题,设计一台带经济器的螺杆式低温空气源热泵加热原油机组,增加油冷热回收系统,测试分析低温环境下热泵系统的制热性能以及油冷热回收对系统性能的影响。结果表明:油冷换热器可以有效帮助螺杆式空气源热泵降低压缩机排气温度,提高热泵在低温环境下的制热量和能效比C_(op),实现环境温度-35—43℃的稳定运行。有油冷热回收时,系统能效比最高可达3.74,油冷换热器最高能回收25.8%的热量。蒸发温度-24℃时,制热量可达350 kW。喷油量的增加对系统性能的改善呈现先增加后下降的趋势,油冷热回收回路存在最佳喷油量使得系统能效比最高。随着喷油温度的增加,压缩机排气温度呈上升趋势,系统能效比呈下降趋势。

基于复合式热源的天棚辐射供暖系统在住宅中的应用

在我国实现“碳达峰、碳中和”目标的大背景下,为响应南方地区人民对冬季供暖的热切呼声,亟待探索出适合南方地区气候特点同时又兼顾经济性、环保性的住宅供暖方式。以南方地区某新建住宅小区为例,对该区域住宅小区集中供暖系统不同热源形式进行了分析比选。详细介绍了地源热泵与风冷热泵联合供暖的热源方案比选思路、系统设置及运行原理,重点对这两种热源不同搭配比例下的经济性进行了对比分析;总结了该系统能源机房及地源侧设计要点;介绍了改善地源热泵系统地源侧土壤冬、夏热量不平衡的方法;提供了天棚辐射系统夏季辅助供冷运行的判断条件;介绍了天棚辐射供暖末端在住宅中的设置方式及构造做法。

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。

武汉某国际商务区暖通空调冷热源工程设计

武汉某国际商务区江水源能源站项目被评为湖北省2019年建筑节能示范工程,本文对该项目的暖通空调冷热源工程设计进行了介绍,阐述了采用可再生能源——江水为冷、热源、利用热泵技术为商务区提供空调用冷、热水的方案,介绍了冬季供冷的四管制设计思路,同时对空调水系统进行了设计,阐述了采用二次泵+一次泵变流量设计的合理性等;设计内容可为大规模商务区集中供冷供热的暖通空调冷热源系统设计提供参考。

Liquid Air Energy Storage for Decentralized Micro Energy Networks with Combined Cooling,Heating,Hot Water and Power Supply

Liquid air energy storage(LAES)has been regarded as a large-scale electrical storage technology.In this paper,we first investigate the performance of the current LAES(termed as a baseline LAES)over a far wider range of charging pressure(1 to 21 MPa).Our analyses show that the baseline LAES could achieve an electrical round trip efficiency(e RTE)above 60%at a high charging pressure of 19 MPa.The baseline LAES,however,produces a large amount of excess heat particularly at low charging pressures with the maximum occurred at~1 MPa.Hence,the performance of the baseline LAES,especially at low charging pressures,is underestimated by only considering electrical energy in all the previous research.The performance of the baseline LAES with excess heat is then evaluated which gives a high e RTE even at lower charging pressures;the local maximum of 62%is achieved at~4 MPa.As a result of the above,a hybrid LAES system is proposed to provide cooling,heating,hot water and power.To evaluate the performance of the hybrid LAES system,three performance indicators are considered:nominal-electrical round trip efficiency(ne RTE),primary energy savings and avoided carbon dioxide emissions.Our results show that the hybrid LAES can achieve a high ne RTE between 52%and 76%,with the maximum at~5 MPa.For a given size of hybrid LAES(1 MW×8 h),the primary energy savings and avoided carbon dioxide emissions are up to 12.1 MWh and 2.3 ton,respectively.These new findings suggest,for the first time,that small-scale LAES systems could be best operated at lower charging pressures and the technologies have a great potential for applications in local decentralized micro energy networks.

风冷热泵空调变工况冷却特性的研究

由于室内外温度、湿度和风速等参数随季节、时间段和天气条件发生变化,使得风冷热泵空调在不同工况下的耗能较大。为了实现建筑的环境效益和经济效益,研究风冷热泵空调变工况冷却特性。以国标系列压缩机参数数据库为基准,在变工况过程内对风冷热泵空调的系统工作简化处理,获取压缩机在制冷过程中的功率。按照建筑的应用特征,采用翅片管式的蒸发器分析换热量,根据制冷工质特质计算蒸发器换热量。选择分布参数法设定计算区间,简化制冷器的运行过程,构建平衡方程获取风冷冷凝器冷却流动特征,从而优化空调系统的运行策略,提高系统的能效比和降低能耗。仿真结果表明:进风量对风冷热泵空调的冷却性能有显著影响,进风量为350 m^(3)/h时制冷量为450~1200W,露点效率为0.52~0.89,进风量为550 m^(3)/h时出口干球温度满足舒适度需求(23~28℃),进风量为850 m^(3)/h时制冷量为520~1900W,露点效率为0.12~0.62。

离心式空压机余热制冷/热系统分析

离心式空压机余热以压缩空气的热能为主,通过采用换热器回收空压机余热用于冬季供暖和夏季制冷。离心式空压机余热的回收量主要受压缩空气排气温度、换热器排气端差及热水进出口温度共同影响。建立了进气温度、相对湿度及压缩后空气压力与压缩后空气露点温度的关系曲线,结果表明压缩空气的露点温度随着进气温度、相对湿度、压缩后压力的升高而升高。由于热回收后的排气温度仍然很高,余热主要以压缩空气显热为主。实际应用中,热电比为47.3%、冷电比为23.4%。在余热制冷方面,制冷量主要受热水型吸收式冷水机组驱动热水温度和性能系数影响,采用两级热水型吸收式冷水机组与系统匹配性更好,使用更为普遍。系统总投资回收期为0.38 a,收益主要来自于供暖;制冷设备投资回收期为1.82 a。

水环热泵空调系统在某超高层建筑中的应用及节能分析

介绍了水环热泵空调系统在某超高层建筑中的设计及应用,该系统由冷却塔、空气源热泵、水冷式精密空调主机和水源多联机主机通过管网复合而成。基于整个水环热泵空调系统的冷热分配、热量平衡及新风系统设置,对该系统及新风系统热回收量进行了分析,并给出了相应的运行策略。

浅析板管蒸发冷却式无霜空气源热泵及其设计应用

在常规板管蒸发冷却式冷水机组设计的基础上,借鉴了热源塔热泵系统使用防冻液喷淋的防冻措施原理,将其应用在板管蒸发冷却式冷热水机组上,并对板管蒸发式换热器及系统进行设计改进,使其适用于冬季制热工况,从而形成板管蒸发冷却式无霜空气源热泵机组。机组夏季采用板管蒸发式换热器作为冷凝器,相比于空气源热泵降低了冷凝温度,提高了系统的性能系数。冬季使用防冻液喷淋,设备运行无除霜循环,系统供热稳定,大大提高了室内侧的热舒适性。试验研究了不同溶液再生方式下的机组性能,结果表明:利用过冷热再生模式进行溶液再生时机组性能最优,在制热量不衰减的情况下性能系数仅下降了2.5%~5.1%。机组适用于夏热冬冷地区及部分纬度较低的寒冷地区。

酒店项目中风冷热泵供应生活热水的效益评估与优化

分析风冷热泵原理及其在酒店的应用价值,介绍在酒店生活热水系统应用风冷热泵的设计流程,以某酒店项目为对象,评价该技术的应用效益与优化效果。结果显示,风冷热泵相较于传统锅炉供热水方式,其运行成本低,投资回报期短,投资效益更好。

一体式多能源耦合热泵机组的性能研究

传统空气源热泵机组在低环境温度中运行的能效低,随环境温度的降低,制热量衰减严重,且存在潮湿天气下运行时结霜严重、化霜时影响用户采暖效果等问题。以一体式多能源耦合热泵机组为研究对象,建立了实验平台,通过测试对该热泵机组的性能系数(COP)进行分析研究。研究结果表明:1)一体式多能源耦合热泵机组采用模块化设计,安装快捷方便,系统控制简单,且初始投资较低。2)通过全流道双效集热板和风冷换热器可吸收自然环境中的太阳能、空气能、水汽能等多种能源,实现了一机多能源互补,有效解决了传统空气源热泵机组在环境温度低时能效低、在极端寒冷天气下不能正常运行的问题。3)在环境温度为2.2~3.8℃,日均太阳辐照度为476 W/m^(2)的条件下,一体式多能源耦合热泵机组的输出功率为72.3~76.1k W,COP在3.4~3.5之间,比传统空气源热泵机组的COP提高了22%左右。

基于改进BP神经网络的风冷热泵除霜智能控制方法研究

当前的智能除霜过程没有考虑机组本身对除霜的影响,造成以BP神经网络为主的控制方法能耗高,效率低。该文提出改进BP神经网络控制风冷热泵除霜控制方法。结合质量守恒定理,明确风冷热泵中湿空气和风机翅片管热器间的换热关系,通过计算控制单元进口和出口处含湿量差值得到风冷热泵的结霜量;使用北方苍鹰优化算法改进BP神经网络,将空气侧换热器结霜相关参数和机组系统对结霜的影响参数作为网络输入,基于结霜量输出换热器除霜开始时间和加热结束时间,实现风冷热泵除霜智能控制。实验结果表明,所提控制方法可在170 s以内解除冻霜,并将结霜过程中的运行压力波动维持在0.3 MPa,降低能源消耗的同时加快了除霜效率,确保空调设备能高性能平稳运行。

2023年我国制冷空调行业市场分析

通过对我国制冷空调市场统计数据的全面分析,详细阐述2023年我国制冷空调市场发展情况及变化趋势。2023年,在高质量满足市场需求的同时,我国制冷空调行业深入贯彻落实新发展理念,不仅主要指标再创历史新高,而且实现了质的有效提升。2024年,我国经济将稳步扎实发展,对制冷空调产品将呈现多样化的需求,预计制冷空调行业总体将保持与国民经济同步发展,并逐渐加大提质增效步伐。

四川某学校整体迁建工程空调系统设计探讨与分析

该文以某学校空调系统设计为工程案例,根据建筑特点、各功能区使用要求,对整个项目的冷热源和空调系统进行简要介绍,重点介绍礼堂空调系统,并针对项目投入使用后现场出现的问题,分析原因并提出解决方案,最后总结项目疑难点,可供同类项目参考。

厦门地区商业综合体空调系统节能设计研究

结合厦门市某商业综合体的工程设计实例,深入研究空调系统节能技术在商业综合体项目中的应用可行性及其带来的节能效果。首先,通过合理配置高效冷水机组并研究其运行策略,可以显著提升系统的能效比,从而降低能耗。其次,针对夏热冬暖地区的气候特点,研究冷却塔免费供冷技术的应用,减少冷水机组的运行时间,进一步节约能源。最后,新风热回收技术的合理应用研究,可以有效回收排风中的热量或冷量,减少新风处理过程中的能量损失,提高整体系统的能效。通过对这三个方面的深入分析,全面评估空调系统节能技术在商业综合体项目中的实际应用效果,从而为商业综合体的节能设计提供科学依据和技术支持。

暖通空调设计研究——以某学院综合性图书馆工程为例

为优化综合性图书馆的暖通空调设计,以某学院图书馆工程为例,对其冷热源及供暖空调系统中模块化螺杆式冷水机组的应用及其优点展开探讨。分析了地下建筑的特点并介绍了HVA-SR热泵式热回收型溶液全空气机组在书库及档案库中的优点。阐述了工程中大空间区域空调系统的设计要点。研究显示,对于功能区域环境要求、空间结构及使用情况各不相同的此类建筑,除了要根据各区域使用环境要求设计系统外,还需综合考虑实际运行情况,合理划分系统、选用设备,从而达到节能、便于管理的目的。