Experimental study on characteristics of transcritical heat pump water heater using refrigerant HFC125

To evaluate the performance of heat pumps using refrigerant HFC125,an experimental rig of a DC-inverter heat pump water heater is designed and set up,and the research on the transcritical heat pump water heater is carried out experimentally.It is found that there is a top value of the coefficient of performance（COP）when the system runs at 95 Hz of frequency.The relationships between the COP and compressor frequency,condensation pressure,evaporation pressure,condensation water temperature rise,and discharge temperature are discussed and analyzed at 95 Hz.And the COP of the HFC125 transcritical cycle is also compared with that of a R410 subcritical heat pump under the same conditions.The results indicate that there exists an optimum frequency for a better COP,and the system COP shows an increasing tendency with the decrease in condensation pressure and compressor ratio while the evaporation pressure remains invariant,and the COP decreases rapidly when cooling water temperature rises over 47.5 ℃.Compared with the R410A sub-critical cycle,the COP of HFC125 transcritical cycle significantly increases by 12% on average.

换热站并联水泵分布式优化控制

针对现有换热站并联水泵优化算法在集中式架构下控制适应性不足的问题,本文提出了一种改进的分布式并联水泵优化算法.首先,建立了并联水泵的分布式控制系统,并对该优化问题的数学模型进行描述,在目标函数中引入自适应非线性因子;然后,设计了改进的分布式果蝇优化算法,在该算法中每台水泵的控制器仅通过与邻居控制器交互信息即可完成并联水泵的优化;并且,在嗅觉搜索阶段,使用正弦余弦策略替代赋予个体距离与方向的随机策略;最后,以两个实际换热站中不同并联水泵系统为例对算法进行仿真验证,并基于仿真结果进行性能分析.结果表明,相较于传统算法,改进的分布式果蝇优化算法能得到更优的控制策略,有着收敛速度快、稳定性好和鲁棒性强的特点;并且该算法适用于不同系统的并联水泵优化问题,具有可扩展性.在实际工程验证中相较于集中式算法,该算法在总功率和计算时间上分别平均降低了5.47%和29.90%,因此,能够满足实际换热站中对并联水泵热负荷优化分配的需求.

基于LF-NMR研究双孢菇远红外辅助热泵干燥过程中水分迁移规律及品质变化

为研究双孢菇远红外辅助热泵干燥过程中水分分布规律及品质变化,采用低场核磁共振及成像技术分别对干燥过程的双孢菇进行弛豫特性及质子密度成像分析,并研究干燥前、后双孢菇微观结构和品质的变化。结果表明:在热泵温度分别为45,55,65℃时,双孢菇到达干燥终点的时间分别为510,420,390 min。双孢菇的T2反演谱有3个不同的弛豫峰:T21(3~23 ms)、T22(25~155 ms)和T23(155~1084 ms),分别代表双孢菇中的结合水、不易流动水和自由水。干燥初期,T23左迁幅度很大,干燥后期,左迁幅度变小,随着干燥时间的延长,自由水的流动性降低。干燥结束时,T23对应的弛豫峰下降约99.8%,只剩下部分T21和T22对应的峰,说明自由水几乎被完全去除,双孢菇内仅剩结合水和少量不易流动水。低场核磁共振图像显示,65℃条件下,干燥360 min,水分基本被脱除,而55℃和45℃处理组分别在干燥390 min和450 min才基本脱除。双孢菇外侧的水分先被脱除,内部的水分向外迁移,并且温度越高,内部水分迁移速率越快。另外,65℃条件下的双孢菇的BI值分别比45℃和55℃条件下的BI低30.55%和22.69%,说明65℃更能维持双孢菇原有的色泽。65℃条件下干燥的双孢菇的抗坏血酸、总酚、总黄酮含量分别比干燥前下降84.62%,55.80%和36.78%,与45℃和55℃相比,65℃下双孢菇营养成分的损失最小。本研究表明低场核磁共振及成像技术为双孢菇干燥过程中水分的变化提供了直观的参考依据,也可为双孢菇的远红外辅助热泵干燥工艺优化干燥参数、提高产品质量提供理论参考。

FIRD-HPD方式对蓝莓干燥特性及品质的影响

为探究蓝莓在FIRD-HPD干燥方式下,内部水分含量及迁移状况随贮藏时间的变化规律,采用低场核磁共振(LF-NMR)及其成像技术(MRI),采集不同水分转换点干燥过程的蓝莓弛豫特性以及质子密度图像信息,分析其规律变化,并研究干燥前、后蓝莓品质的变化。结果表明:在水分转换点为30%,40%,50%时,蓝莓到达干燥终点的时间分别为480,420min和360 min。蓝莓的T2反演谱有3个不同的弛豫峰:T21(0.01~10 ms)结合水、T22(10~100 ms)不易流动水和T23(100~1000 ms)自由水。自由水(T23)和不易流动水(T22)向弛豫时间短的方向迁移,在干燥后期,结合水成为蓝莓中主要水分状态,自由水完全消失。基于MRI技术得到不同干燥方式各干燥阶段的磁共振成像,质子信号随干燥进程逐渐减小。LF-NMR和MRI技术可很好地监测干燥过程中动态水分分布和迁移变化。另外,在40%水分转换点联合远红外热泵干燥处理下,蓝莓果干色泽、营养品质等指标均优于30%和50%的水分转换点联合远红外热泵干燥方式。综合考量后,联合红外干燥水分转换点设置为40%是加工蓝莓果干的最优选择。

带气液调配蒸发器空气源热泵热水器的实验研究

气液调配蒸发器通过调整干度和质量流速实现传热性能提升。分别将两个管程布置为4-2-4-6-4(蒸发器1)和5-4-3-4-4(蒸发器2)的气液调配蒸发器用于热泵热水器中(分别为系统A和系统B)进行实验,并进行了对比研究。结果表明:相比于蒸发器1,蒸发器2制冷剂分布更均匀,且蒸发器侧压降减小了10.91%。在名义工况下,相比于系统A,系统B制热量减少1.69%,功率也减少1.45%,两个系统COP基本相同。系统B的排气压力比系统A小26.35~84.78 kPa,更有利于压缩机的安全运行;在不同的环境温度下,系统B的压缩机功耗均小于系统A,当环境温度为30℃时,系统B的性能比系统A提高了2.1%。

燃气热泵系统在过渡季节制备生活热水的性能研究

研究了燃气热泵(GHP)系统在过渡季节制备生活热水的性能特性,分析了发动机余热回收对GHP系统性能的影响。在不同环境温度(15~24℃)和进水温度(37.7~47.8℃)下,考察回收与不回收发动机余热模式对生活热水制热量(Q_(h))、耗气功率(P_(gas))及一次能源利用率(r_(PER))的影响规律。结果表明,随着环境温度的升高,P_(gas)减小,而Q_(h)和r_(PER)呈现递增的趋势;随着进水温度的升高,P_(gas)增大,而Q_(h)和r_(PER)呈现递减的趋势。其中环境温度20~24℃与进水温度37.7~47.8℃为Q_(h)的不敏感区间,在环境温度为24℃和进水温度为37.7℃条件下,r_(PER)高达2.004。GHP系统的余热回收量分别占总制热量和发动机总余热的25.00%~30.16%和62.17%~71.56%,系统的余热利用率高。

太阳能-空气源热泵热水系统多水箱设计方案的优化与能效分析

该文针对高校宿舍热水系统,为提高其经济效益与减排效果提出加入夜间蓄热水箱和热泵机组缓冲水箱的两种多水箱太阳能-空气源热泵热水系统,分别设计优化运行策略。选取水箱体积、集热器面积、倾角以及热泵功率等参数为优化变量,并确定生命周期成本年值与全年运行碳排放量为目标函数,通过对单水箱、双水箱和三水箱热水系统在逐月电耗、电费、太阳能保证率以及平均系统COP等方面的研究与分析,发现三水箱热水系统比传统单水箱全年能节省电耗约3.86%,省电费22.35%,太阳能保证率提高33.32%,平均系统COP提高45.70%,生命周期成本年值降低5.07%,碳排放量减少3.72%,效率提升4.65%。

跨临界CO_(2)空气源热泵热水器性能研究

为进一步研究CO_(2)空气源热泵的系统性能,文中以跨临界CO_(2)热泵热水器为研究对象,实验分析压缩机频率、排气压力和水流量对系统性能的影响,以及气冷器入口参数对气冷器螺旋盘管沿程换热的影响。结果表明:随着水流量的增加,压缩机功率、压比以及水侧出口温度都呈下降趋势,而系统制热性能系数(COP)呈上升趋势,由于CO_(2)在放热过程中存在温度滑移现象,因此随着排气压力的升高,其气冷器出口焓值出现显著变化,系统COP、水侧出口温度以及系统制热量呈先上升后下降的趋势。为保证生活热水需求和较高的系统性能,选择了系统COP与水侧出口温度交点所对应的水流量为最佳水流量。研究发现气冷器螺旋槽管换热系数峰值的变化与雷诺数的变化成正比、与入口压力的变化成反比,提高质量流量有利于气冷器的换热性能。

考虑需求响应的负荷密集区分布式综合能源系统优化调度研究

针对负荷密集区源荷侧协调平衡调度问题,建立了考虑需求响应的负荷密集区分布式综合能源系统,耦合了储能系统进行能量互补,构建了数学模型。提出基于经济性能、能耗性能、环境性能3方面的系统评价指标,建立了考虑系统经济、能耗、环境的多目标优化模型,利用层次分析法确定各指标间的权重关系,将综合性能作为整个系统的优化决策目标。建立了包含办公、酒店、住宅、商场4类建筑的负荷密集区建筑模型,分别对4类建筑进行逐月累计负荷模拟。此外,分析对比了考虑需求响应前后的负荷密集区容量配置及性能指标的优化情况。最后,对负荷密集区考虑需求响应前后的逐月建筑能力平衡调度进行分析。结果表明:无论是否考虑需求响应,负荷密集区整体设置一套供能系统时的系统性能指标均优于4类建筑分别单独设置供能系统并叠加的性能。

地下水预热新风一体化热泵空调系统制热性能研究

针对传统地下水源热泵空调(conventional ground water heat pump air-conditioning,CGWHP)系统对地下水储热利用有限的缺陷,提出一种地下水预热新风一体化热泵空调(integrated ground water heat pump air-conditioning,IGWHP)系统。基于分布参数法和集总参数法,建立了IGWHP系统稳态仿真模型,对组成系统部件和整个系统的制热性能进行仿真计算,分析空调热水对IGWHP系统性能影响,同时比较分析IGWHP系统和CGWHP系统的制热性能,并进行了实验验证。研究结果表明:IGWHP系统较CGWHP系统有显著节能优势。当热水供热温度从40℃升高到55℃,IGWHP系统的能耗比CGWHP系统平均下降36.12%。仿真结果与实验结果吻合较好,仿真值与实验值的误差在±10%以内。

水源热泵多联机水系统的节能性分析

本文针对传统水源热泵多联机系统供回水温差小、循环能耗大的弊病,以某应用项目为例,提出了采用分布式混水泵的水源热泵多联机系统,分析了该系统的管件构成、运行控制机理和年运行节能量,并进行了经济性比较。结果显示:该系统与传统水源热泵多联机系统相比,节能率高达6.27%,投资回收期约为4.5 a。

空气源热泵热水器水箱加热动态特征及对水温分布的影响

采用COMSOL Multiphysics 5.4软件对热泵热水器水箱加热过程进行动态模拟,实测冷凝器表面温度并进行拟合作为水箱加热输入条件,并基于水箱平均温度及传感器温度的实验与仿真对比验证了模拟的可靠性。结果表明近壁面水受热向上自然对流,在顶部对冲后转沿中轴线向下流动;底部水受铜管冷凝器加热后向上流动。两股水流汇合后折向两边流向水箱壁面,在水箱两侧均形成上、下两个环流区域,使水温在水平和竖直两个方向均存在非均布现象:竖直方向水温上高下低分层,上下温差3~6℃;水平方向水温由壁面到中心先急剧降低后缓慢上升,近壁面存在0.005 m的温度边界层,边界层内温降超过5℃。研究结果可为热泵热水器水箱加热性能提升提供理论参考。

间接供热一级泵系统压差控制方案研究

以北京某建筑综合体集中供热项目为例,定量分析了间接供热系统中一级泵在不同压差控制方案下的全年逐时运行能耗。结果表明,相比常规的始端定压差和末端定压差运行,基于末端阀门开度检测的一级泵变压差运行可以显著降低供热输配能耗,提高换热站一次侧电动调节阀的调节精度,具有较好的经济性。

高温出水CO_(2)空气源热泵运行研究

为了研究高温出水CO_(2)空气源热泵的运行性能,将高温出水CO_(2)空气源热泵与常规热泵从研究现状、运行机理、能效和经济性、工程应用这4方面进行对比分析。综合来看,高温出水CO_(2)空气源热泵是一种高效、节能以及环保的热源。

某大型儿童医院的综合能源站电气自控设计探讨

结合某大型儿童医院的综合能源站利用大型污水处理厂的中水源,实现“碳达峰、碳中和”的战略目标,严格控制化石能源消费,积极发展非化石能源,大力推进市政基础设施节能改造,提升建筑节能低碳水平,探讨医院综合能源站的智慧供配电和智慧自控设计。

某区域枢纽机场能源中心方案设计研究

大型机场的能源中心作为机场冷热源的“心脏”,其方案设计直接影响能源消耗、工程投资和后期运营维护成本。研究某区域枢纽机场能源中心方案,方案采用水蓄冷系统和冷热电三联供的分布式能源方式。研究表明,与常规电制冷和锅炉的供能方式相比,采用能源组合系统的节能性和经济性更佳。

多能互补综合能源系统在温泉酒店的应用

多能互补综合能源系统是一种通过多种能源的相互补充、相互协调,为建筑物提供冷、热、电供应的能源供应模式,是提高综合能源利用率、实现节能减排的关键。以某温泉酒店能源需求为基础,根据该酒店用能特点,提出了以天然气分布式冷热电联供系统为主,水源热泵系统、电制冷以及燃气供热系统相结合的多能互补综合能源供应方案。通过介绍该能源系统设计思路及工艺流程,为多能互补分布式能源站设计提供参考,以期促进能源清洁生产并推动能源高效利用。

溴化锂吸收式热泵回收循环水余热的模拟研究

循环水的余热造成环境热污染,同时也损失了大量的热能。对此,利用吸收式热泵对其进行回收利用。以某200 MW抽凝机组及其供热系统为例,采用Aspen Plus软件建立单、双效溴化锂吸收式热泵模型,并进行变工况模拟对比分析。研究结果表明:当热泵出口热网水温度升高或热泵驱动汽源汽量增加时,单、双效循环热泵热力系数均降低;在相同热泵出口热网水温度下,双效循环比单效循环节省蒸汽率约30%;当采用多效循环且热泵出口热网水温度高于90℃时,可采用热泵先将热网回水加热到90℃左右,然后采用尖峰加热器加热热网水到需要的温度,以保证系统稳定运行。

蓄热型热泵热水器单级与复叠循环性能比较

引言热泵机组的复叠循环,可以降低在寒冷气候下压缩机的压缩比,提高其制热效率[1]。Agyeni m等[2]采用石蜡为相变蓄热材料（PCM）,分析了空气源热泵热水器内部传热特性,由于石蜡的热导率较小导致蓄热放热效率较低,

节流机构对风冷热泵逆循环除霜性能的影响

为研究不同节流机构对逆循环除霜时间的影响,分别用一根外径为22mm的旁通铜管和热力膨胀阀作为除霜时的节流机构,在一台名义制冷量为55kW的风冷热泵冷热水机组上进行了实验研究,结果表明:旁通铜管系统与热力膨胀阀系统对比,总的除霜时间减少了40s,其中融霜时间减少了34s,排水时间减少了10s;在恢复阶段,由于制冷剂的流量较大和板式换热器的内容积比较小,两种节流机构的排气压力都剧烈上升,旁通铜管系统上和热力膨胀阀系统分别上升了488 7kPa和389 9kPa;排水阶段结束时,旁通铜管系统的排气压力比热力膨胀阀系统高453 8kPa,并且在恢复阶段排气压力上升的幅度更大,导致旁通铜管系统的排气压力接近高压保护值.