Development and Experimental Study of Air Source Heat Pump Water Heater

The principle and development prospect of air source heat pump water heat were introduced,as well as the designation of condenser (storage water tank),experimental study on installations was also carried out.The results showed that air source heat pump water heater was superior to conventional system.Under the operation of cooling and heating,heat pump comprehensive utilization equipment could improve heating performance,reduce energy consumption,and recycle condensing heat to provide hot water.

Performance and Optimization of Air Source Heat Pump Water Heater with Cyclic Heating

A new type of microchannel condenser applied in the air source heat pump water heater(ASHPWH)with cyclic heating was proposed in this study.The operating performance of the ASHPWH was frst tested.Then,the structure of the microchannel condenser was optimized with the implement of vortex generators.Finally,a numerical model of the ASHPWH was established and the optimized microchannel condenser was studied.The experimental results showed that the average coefficient of performance(COP)of the 1HP(735 W)ASHPWH reached 3.48.In addition,the optimized microchannel condenser could be matched with a 3 HP(2430W)ASHPWH with an average heating capacity of 10.30 kW,and achieving an average COP of 4.24,14.6%higher than the limit value in the national standard.

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%。

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。

采用电子膨胀阀和毛细管的空气源热泵热水器性能对比实验研究

为研究不同节流方式对空气源热泵热水器性能的影响,分别以毛细管(CAP)和电子膨胀阀(EEV)作为节流元件研制了样机,通过实验对比研究其运行特征。结果表明:CAP系统的吸气过热度能稳定在1℃左右;CAP系统的排气温度相对更低,约比EEV系统低15℃;加热同样一箱水,CAP系统的制热速度更快;EEV系统的COP和全年性能系数(APF)均高于CAP系统,但在名义工况下CAP系统具有与EEV系统相当的制热COP。综合考虑制热性能及初投资等因素,可根据需要优先采用毛细管作为节流装置。

家用和类似用途空气源热泵热水器热工性能测试分析

为更好地理解GB/T 23137—2020《家用和类似用途热泵热水器》,并准确测试空气源热泵热水器的热工性能,对空气源热泵热水器性能测试和计算方法进行解读。首先,为保证空气源热泵热水器性能测试的准确性,建议对标准中公式的疏漏进行修正,标准中对同一物理量的定义和单位应统一,同时,考虑大气压对测试结果的影响。其次,分析空气源热泵热水器热工性能相关参数的计算方法,指出采用单一发生时间获得的性能指标对热泵热水器进行评价存在局限性。最后,指出应及时更新空气源热泵热水器的能效标准或产品标准,使其评价机制保持一致。

寒冷地区空气源热泵辅助太阳能热水器供暖性能

为提高太阳能热水器供暖的稳定性并大幅降低空气源热泵供暖的成本,提出空气源热泵辅助太阳能真空管热水器供暖构想,在甘肃省兰州市七里河区魏岭乡绿化村搭建空气源热泵辅助太阳能热水器供暖试验系统,详细研究了晴天、阴天及多云3种典型工况下系统的集热效率、热泵性能系数、系统太阳能保证率和系统能效比等.研究结果表明,晴天、阴天及多云工况下太阳能集热器有效得热量分别为75.5、4.1和49.2 kW·h,集热效率分别为61.3%、26.6%、55.2%,太阳能热泵平均性能系数(COP)分别为3.6、3.4、3.6,空气源热泵平均COP分别为0、2.9、3.1,系统实际供热量分别为113.4、125.9和124.8 kW·h,系统耗电量分别为33.4、50.5和42.7 kW·h,系统太阳能保证率分别为66.6%、3.3%、39.4%,系统能效比分别为3.4,2.5,2.9.研究证明了太阳能真空管集热器-空气源热泵系统用于寒冷地区供暖的可行性,为寒冷地区供暖提供了一种新途径.

空气源热泵热水器在寒冷地区冬季的能效分析

对一台家用空气源热泵热水器进行冬季性能测试,研究室外空气温度、水箱温度不同时机组性能变化。基于测试数据分析影响机组性能的敏感因素,依据所得天津地区实测数据分析其冬季平均能效。结果表明:COP最低为1.30,具有节能效果;保证用水舒适度及机组运行稳定的情况下,45℃为水箱最佳设定温度;室外空气温度偏移较水箱平均温度偏移对系统性能更敏感;测试工况下热泵机组单独工作和启动电辅加热时全冬季的平均能效相差甚微,若用户设定机组在日最高温度时段开启加热,能获得更好的节能效果。

某大型酒店综合能源系统优化提升改造项目分析

针对某五星级酒店冬季供暖、生活热水、泳池热水、洗衣房蒸汽等多种热源需求,采用多种与各需热系统相适宜的热源方式替代酒店原蒸汽热源系统。相适宜的热源替代系统包括:燃气蒸汽发生器蒸汽供应系统、容积式燃气热水炉分系统分区热水供应系统、常压模块式燃气热水锅炉+空气源热泵机组多能耦合联合供暖系统、泳池专用空气源热泵机组串联直供热水系统、容积式燃气热水炉供暖系统等。各系统通过近1个供暖季的运行,取得了良好的节能和节费效果。

空气源热泵-散热器供暖系统变水温控制方法实测与评价研究

空气源热泵作为可再生能源技术之一,广泛应用于我国中小型建筑供暖系统,特别是北方地区农村“煤改电”项目中,其供暖运行通常采用定水温控制策略,导致室内出现过热现象,同时也严重影响了热泵机组运行能效。以空气源热泵-散热器供暖系统为例,基于供需匹配的思想,探寻了热泵机组最优供水温度预测模型,开发了相应的变水温控制策略。该控制策略能够根据用户室内需求和室外温度变化,实时调整机组供水温度设定点。同时,通过实际测试验证了变水温控制策略的应用效果。实测表明,相比于定水温控制策略,在满足室内温度要求的条件下,变水温控制策略使得供暖系统测试日节能22.9%,整个供暖季节能14.2%。研究表明了空气源热泵-散热器供暖系统采用变水温控制策略可以很大程度上节省系统能耗,具有良好的实际工程应用价值。

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。

复叠式空气源热泵热水系统的试验研究

本文对单级压缩热泵和复叠式热泵在空气源热泵热水机系统上进行分析,通过实际样机搭建与测试,对比不同出水温度下单级压缩和复叠式热泵系统的各项测试变化规律和差异,研究复叠式热泵系统全年制热量不衰减的可行性。结果表明,相对于单级压缩热泵系统,复叠式热泵系统可大幅度拓宽制热范围,在环境温度-30℃可制取85℃热水,单级压缩热泵和复叠式热泵在高水温的最优能效切换点处于(10~20)℃环境温度区间附近,环境温度-20℃制热量不衰减,-30℃制热量为20℃工况的(89.5~94.8)%,可为复叠式空气源热泵热水机的制热不衰减设计和可靠应用提供参考。

热泵与燃气热水炉多能组合系统设计和应用

当今世界能源安全备受各国重视,各国政府也在采取各种措施提高能源的安全性,而节约能源、提升能源利用率则是其中一项重要的举措。在生活热水应用方面,不断对热水系统节能指标提出新的要求。空气源热泵和冷凝燃气热水炉以显著的节能性能,在建筑供热节能应用中越来越受到重视。根据工程实例,分析和设计空气源热泵、冷凝式全预混燃气热水炉联合运行热水系统的特点、应用范围、运行工况和运行系统,旨在阐明空气源热泵和冷凝燃气热水炉组合热水系统的优势,推进空气源热泵和冷凝燃气热水炉的发展,为能源节约利用做出贡献。

暖通空调冷热源系统选择的设计探讨——以重庆某项目为例

以重庆某超高层项目为例对其冷热源系统方案的选择过程进行论述,并从各备选冷热源方案自身的技术特点、能效性、初投资、运行成本、后期维护等方面进行比较,经分析得出水冷电制冷冷水机组加锅炉的冷热源形式为本项目最优解。

雄安某社区中心空调冷源方案比选

结合项目当地能源价格,从投资费用、运行费用、维护费用等方面对雄安地区某社区中心的蓄冷空调、水冷螺杆式冷水机组、螺杆式风冷热泵、模块式风冷热泵、双热源多联机的空调冷源方案进行了对比,并结合项目用能特点,选择了双热源多联机冷源方案。

风机换向控制对空气源热泵热水器低温结霜工况性能的影响

空气源热泵热水器的室外机在低温高湿环境下制热运行容易结霜,多排管换热器表现为换热器迎风面结霜严重而背风面几乎无霜,降低了换热效率。本文以一套名义制热量为7.2 kW的静态加热式空气源热泵热水器为研究对象,通过改变风机运转方向,使换热器两面结霜,有效改善了换热器内外表面结霜的厚度,利用结霜初始阶段的换热强化时段提升运行过程的蒸发温度和冷凝温度,使得机组在低温结霜工况下平均制热量提升250 W,性能系数提升5.7%,耗电量减少5.0%,加热时长缩短9 min。

空气源热泵热水器用水习惯分析与节能策略

随着全球对碳达峰和碳中和的迫切需要,以空气源热泵为代表的新型能源正逐渐成为关注的焦点,它为人们提供了清洁、舒适、高效、安全和节能的冷热源系统。在这一背景下,如何更高效、更节能地使用空气源热泵成为一个重点研究领域。针对这一问题,本文提出了一种革新的算法设计。该设计仅需要单一的水箱温度传感器,并借助统计学方法,即可成功地识别出空气源热泵热水器用水的高峰段、平段和低谷段。通过这种方式,热泵热水器能够在各个时间段内实施最合适的制热策略,从而提供持续、可靠、舒适的热水供应。综合理论分析表明,该算法在节能和成本优化方面具有显著优势,为热泵热水器和相关领域提供了一种高效和可靠的解决方案。

不同建筑面积下冷热双蓄空调系统的运行费用

本文以江苏省南京市建筑面积为2×10^(4)m^(2)和1×10^(5)m^(2)的写字楼办公建筑为研究对象,研究地源热泵+冷水机组+水冷热双蓄和冷水机组冰蓄冷+电锅炉水蓄热两种技术路线配置方案的运行成本。结果表明,蓄能空调系统的运行成本与主机容量、效率和水泵等其他辅助设备容量密切相关;地源热泵+冷水机组+水冷热双蓄配置方案的运行成本低于相同情况下电锅炉水蓄热+冷水机组冰蓄冷。

空气源热泵热水器不通水检测技术研究

为解决空气源热泵热水器蚁巢腐蚀问题,设计空气源热泵热水器出厂检测的运转试验方案,采用压缩空气取代水,并进行对比测试。结果表明:不通水检测最佳的制冷剂充注量为机组额定充注量的30%,吸气压力应高于0.4 MPa;相对于通水检测技术,检测效率提升79.0%,运行功率下降28.7%。

空气源热泵热水系统的应用分析

介绍了空气源热泵的原理及性能特点,并结合具体工程案例,分析了太阳能热水系统、空气源热水系统的适用环境及优缺点,阐明了在日照不均匀的夏热冬暖地区更适合采用空气源热水机组的结论。同时总结实际工程应用方面的经验,强调了设计过程中在冷热水同源、设计参数选择、辅助热源设置情况及室外机组布置等方面需要注意的设计要点。