空气-地源双热源复合热泵低温制热特性实验研究
双热源多功能热泵系统的理论和实验研究
双热源多功能热泵系统的理论和实验研究随着经济快速发展和人民生活水平不断提高,我国能源消费量持续上升,过度消耗化石能源引起生态破坏,"以煤为主"的能源结构造成城市大气污染,导致生态环境压力越来越大,能源环境问题受到广泛关注,成为亟待解决的关键问题。
因此,提高可再生能源在能源结构中的比例,探索更高效的能源利用方法,是实现我国社会可持续发展的重要保障。
通过将热泵技术与太阳能利用技术结合,太阳能热泵技术(solar assisted heat pump,SAHP)将太阳能作为热泵系统的热源,一方面太阳能可以有效提高热泵系统蒸发温度,进而提高热泵系统性能,另一方面,热泵系统的制冷工质作为冷却介质,可以及时带走太阳能集热系统的热量,有效提高集热效率。
根据太阳能集热介质,太阳能热泵系统可以分为:直接膨胀式太阳能热泵系统(DX-SAHP)和间接膨胀式太阳能热泵系统(IX-SAHP)。
直接膨胀式太阳能热泵系统在太阳辐照强度高的情况下,可以达到较高的运行效率,但是由于太阳辐照以及其它室外环境条件的随机变化,导致直接膨胀式太阳能热泵系统的运行性能不稳定。
间接膨胀式太阳能热泵系统利用储热水箱储存所收集的太阳能,可以有效解决太阳辐射与加热负荷之间不匹配的问题,实现系统稳定运行,但是同时也导致了系统结构复杂,初始投资大等问题。
本文针对间接膨胀式太阳能热泵系统和直接膨胀式太阳能热泵系统在应用中存在的问题,提出了双热源多功能热泵系统和并联式双热源热泵系统,对其展开了深入研究,主要研究工作包括:提出双热源多功能热泵系统,该系统可以利用太阳能和空气源实现制冷、制热和制热水,能够在全年高效运行。
设计并搭建双热源多功能热泵系统,基于太阳能热泵空调性能检测平台提供的稳定外界环境,针对太阳能制热模式和太阳能制热水模式在不同运行策略下运行时,不同初始条件和边界条件对系统性能的影响进行了实验研究。
结果表明,太阳能制热水模式中,初始水温越高,蒸发侧和冷凝侧换热功率越高,对应的系统耗功量和COP越高。
复合低温源热泵热水机组研发
复合低温源热泵热水机组研发摘要：复合低温源热泵热水机组是利用空气、太阳辐射能等作为低温热源，制取热水的装置。
介绍了该机组研究的内容、方法及进展，本文分析了所研制的空气源热泵热水机组的结构、特点及其测试结果。
初步研究结果表明：复合低温源热泵热水机组由于其技术上的优势和节能的优点，将成为中小型热水供应系统的有很强竞争力的选择方案之一。
0 研究背景传统的生活用热水装置通常采用电锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉或家用电热水器、燃气热水器及太阳热水器等。
这些装置的热效率低，一次能源消耗量大，不利于环境保护。
太阳热水器初装费用较高，且受气候及安装条件的影响。
热泵能够实现热量由低温向高温的传输，性能系数高。
因此，作为热水制备装置，热泵系统得到了越来越广泛地应用。
热泵是通过做功使热量从低温的介质向高温介质流动的装置。
热泵与制冷机的工作原理和过程是完全相同的，区别只在于应用的目的不同：制冷机的目的是从低温热源除去热量，或称得到冷量，如家用电冰箱、空调器等；通常称的热泵则以得到较高温度的热量为目的。
但如何利用这一技术制取热水，尤其是如何利用空气与太阳辐射作为复合低温源来制取热水，还是一项有待开发和完善的技术。
复合低温源热泵热水机组是利用空气、太阳辐射能等作为低温热源，通过机械做功将这些低温源的热量传输到热水换热器，制取40℃～60℃的热水，其输出功率和输入功率之比（简称COP值）可达到4以上，即制取相同的热水，其耗电量仅是电热水器的1/4。
复合低温源可最大限度的提高热泵的COP值，扩大其使用范围和区间。
复合低温源热泵热水机组可克服电热水锅炉、燃油热水锅炉及电热水器等能效低、污染重的缺陷，效率大大提高。
因此，这一技术节能、环保效益显著，利用再生能源，是能源转换及传输过程中的节能技术及低品位热能利用技术。
热泵的理论基础起源于19世纪关于卡诺循环的论文。
直到20世纪20～30年代，热泵设备的开发工作才取得了较快的发展。
当时，英国安装了第一台以空气为热源作热水供应和采暖用的热泵。
低环境温度空气源热泵热风机性能试验分析
低环境温度空气源热泵热风机性能试验分析发表时间：2019-09-16T14:51:25.043Z 来源：《基层建设》2019年第18期作者：董学勇[导读] 摘要：随着我国基础设施建设的不断完善，寒冷地区居民的供暖问题成为了社会关注的重点，低环境温度空气源热泵热风机的应运而生，为解决寒冷地区的居民供暖提供了有效的解决方案，因此低温热泵热风机的性能参数也是行业内相关从业人员探讨的重点问题。
身份证号码：4113031985****593X摘要：随着我国基础设施建设的不断完善，寒冷地区居民的供暖问题成为了社会关注的重点，低环境温度空气源热泵热风机的应运而生，为解决寒冷地区的居民供暖提供了有效的解决方案，因此低温热泵热风机的性能参数也是行业内相关从业人员探讨的重点问题。
在本文中，首先对低环境温度空气热源热泵热风机进行了概述，同时对低温热泵热风机与低温热泵热水机加以深入的对比，并在实际的低环境温度工况下，对不同规格的热泵热风机开展了相应的性能试验，得出了低环境温度空气源热泵热风机的性能参数，为热泵热风机的全面推广和广泛应用奠定了良好的实验依托。
关键词：低环境温度；空气源热泵热风机；性能试验；分析引言：近年来，随着我国“煤改气”和“煤改电”等工程的开展，很多北方农村地区传统的煤炭供暖方式也逐渐被低环境温度空气源热泵热水机所取代，而低环境温度空气源热泵热风机本身有着更好的性能优势，因此得到了很多专家和学者的广泛关注，并对其进行了相应的性能试验和分析，为热泵热风机的全面发展奠定了更加坚实的基础。
一、低环境温度空气热源热泵热风机概述低环境温度空气源热泵热风机，是一种利用“逆卡诺循环”的原理，通过制冷剂的循环，以空气为热源进行热量制取的一种采暖设备。
只使用少量的电能就可以驱动的热风机，其动力来自于压缩机。
在我国北方，冬季最低温度可达-25℃甚至更低，在这种低温条件之下，空气源热泵要进行制热，需要采用补气增焓系统。
通过压缩机的做功，机组以制冷剂为载体，吸收空气中的热量，将其转化为高品位热能，从而完成低温向高温的转变，然后将这些高品位热能释放到房间内，从而满足低温条件下使用者的供暖需求。
《空气源耦合地源一体化热泵系统性能研究》范文
《空气源耦合地源一体化热泵系统性能研究》篇一一、引言随着科技的发展和环保意识的提高，对于高效、环保的供暖与制冷系统的需求日益增长。
空气源耦合地源一体化热泵系统（简称“热泵系统”）以其高效能、低能耗及环保特性，成为现代建筑中一种理想的供暖与制冷解决方案。
本文将针对该系统的性能进行深入研究，探讨其工作原理、运行效果以及实际应用中的问题与对策。
二、热泵系统的工作原理与组成热泵系统是一种利用地源热能、空气热能等可再生能源的供暖与制冷系统。
其基本原理是通过热泵机组将地下的低温热能或空气中的热能提取出来，经过转换后为人们提供供暖或制冷服务。
该系统主要由以下几个部分组成：地源耦合系统、空气源系统、热泵机组和控制系统。
三、热泵系统的性能研究（一）地源耦合系统的性能分析地源耦合系统是热泵系统的核心部分，其性能直接影响整个系统的运行效果。
该系统通过地下换热器与地下土壤进行热交换，实现对地下热能的提取和释放。
研究表明，地源耦合系统的运行效率受地下土壤的物理性质、换热器的设计及安装等因素的影响。
（二）空气源系统的性能分析空气源系统主要负责对空气中热能的提取。
在气候适宜的地区，空气源系统能够有效地为热泵系统提供额外的热能。
该系统的性能受气候条件、空气换热器的设计及安装等因素的影响。
（三）热泵机组的性能分析热泵机组是整个系统的“心脏”，负责将提取的热能进行转换并供应给用户。
机组的性能受其设计、制造工艺、运行维护等因素的影响。
研究表明，合理的设计和高效的运行维护能够显著提高热泵机组的性能。
（四）控制系统的性能分析控制系统是整个系统的“大脑”，负责协调各部分的工作，保证系统的稳定运行。
该系统的性能受其控制策略、传感器精度、执行器性能等因素的影响。
先进的控制策略和精确的传感器能够提高系统的运行效率和控制精度。
四、实际应用中的问题与对策在实际应用中，热泵系统可能会遇到一些问题，如地源耦合系统的换热效率低、空气源系统在恶劣气候条件下的运行效果不佳等。
低温环境下空气源热泵的应用分析
低温环境下空气源热泵的应用分析摘要：空气源热泵是一种新型的节能减排环保装置，其以少量的高位电能作为驱动，提升空气中的低位热能为高位热能，利用空气中的能量，具有节能减排、高效无污染的特点。
但在低温环境下空气源热泵工作性能缺乏稳定性，制热效率不高，这对空气源热泵的进一步推广带来了较大的阻碍。
文中从空气源热泵及其特点入手，分析了低温环境下空气源热泵的应用，并进一步对低温环境下空气源热泵的展望进行了具体的阐述。
关键词：低温环境;空气源热泵;特点;应用;展望1空气源热泵及其特点由于热泵属于节能装置，能够将低位热能转换为高位热能，达到节约不可再生能源的目的。
空气源热泵以空气作为低温热源，在运行中需要消耗一定的电能来保证为用户提供热能。
作为高效节能装置，空气源热泵具有较多的优点。
其以空气作为热源，不仅能够迅速补充，而且不受地理条件限制。
利用空气源热泵吸收空气中的热量，并将其转化为高温热能，将水加热到供暖需要的温度。
在将空气热能转换为高位热能时需要消耗少量的电能，相较于其他供热设备，其输出能量与输入电能之比具有较强的优势。
在空气源热泵系统运行过程中，不存在传统的热水系统运行中危险，热水通过高温冷媒与水进行交换，实现电水物理上的分离，其热水系统具有较高的安全性和可靠性。
而且空气源热泵使用范围十分广泛，使用寿命较长，维护费用不高，能够实现智能化控制，运行十分稳定。
在实际空气源热泵应用过程中也存在显著的缺点。
其在我国部分地区应用时存在结霜问题，在夏热冬冷地区应用时，由于空气湿度大，冬季室外温度低，当室外换热器表面温度低于周围空气露点温度时，换热器表面则会出现结霜情况，从而影响传热效果，严重时还会出现停机情况。
而且在结霜状态下，热泵制热性能系数和可靠性都会下降。
在空气源热泵运行中，由于空气比热容较小，要想获得所需要的热量，则需要较多的空气量，在加大风机风量过程中，空气源热泵装置噪声也会较大。
2低温环境下空气源热泵的应用2.1限制因素在低温环境下应用空气源热泵过程中，当室外温度下降时，建筑物热负荷也会不断变大，空气源热泵的制热量则会减少。
空气源热泵采暖技术在寒冷地区的应用研究
空气源热泵采暖技术在寒冷地区的应用研究摘要：随着科技与时代的发展，当前国际社会经济发展趋势已然朝着低碳环保发展。
近年来，我国确立了3060双碳目标，对高效、清洁能源的需求与日俱增。
这也对我国现代化城市楼宇建设提出了更高的要求，尤其是在寒冷地区楼房供暖方面。
而空气源热泵采暖技术，这一种高效、清洁的新供暖方式开始逐渐进入了公众的视野。
关键词：空气源热泵；热源；采暖技术；寒冷地区随着热泵技术不断发展，空气源热泵采暖技术不仅可以提升建筑供暖系统的整体性能，还更加的环保与节能。
尤其是在寒冷地区空气源热泵采暖技术的建筑供暖成本将比新型中央集中供暖系统更高效、更具性价比。
一．我国背景介绍1.1能源现状改革开放以来，我国社会经济飞速发展，成为全球最大的能源消费国以及能源消耗国之一。
近年来，我国不断促进水电、风电等可再生清洁能源的开发建设与发展利用，成为了全球最大的能源生产国。
虽然，我国极力推动低碳能源替代高碳能源，可再生能源替代化石能源，但仍然大规模的使用煤炭等化石能源。
同时，在能源的高效利用方面仍然存在不足。
1.2寒冷地区供暖现状我国寒冷地区多采用集中供暖系统，能源主要为煤炭、天然气和电力等。
在整个供暖系统的热源结构中，煤炭仍然是最主要的供暖能源，燃煤锅炉是最普遍的采暖方式。
采用大规模的燃煤供暖，通过燃煤锅炉进行供暖，虽然成本相对较低，但增加碳排放对环境照成严重污染，而且燃煤锅炉对于能源利用效率非常低。
同时，采用天然气作为供暖能源的燃气锅炉，虽然相比于燃煤锅炉对环境的污染小以及能源利用率较高。
但天然气价格要远高于煤炭，这也导致燃气锅炉在供暖成本控制上不及燃煤锅炉，无法做到全国大规模应用。
而采用电力作为供暖能源的热泵，则成为了符合低碳环保、高效的最佳清洁采暖方式。
二．热泵热泵是一种可从土壤、空气和水中吸取热量，并将其传递给需加热对象进行热量交换的高效、环保、节能的采暖技术。
也可说是一种从低档热能向高档传递的提升装置。
严寒地区空气-土壤双热源热泵运行性能分析
严寒地区空气-土壤双热源热泵运行性能分析
王宏伟;尹翠;李刚
【期刊名称】《建筑技术》
【年(卷),期】2016(047)010
【摘要】在沈阳某节能建筑中,空气-土壤源双热源热泵系统有效地利用光伏板的光热转换部分热量作为空气源,避免了空气源热泵在严寒地区应用的结霜问题,减少了土壤源热泵的布井面积.利用TRNSYS软件建立仿真模型,选取系统的主要模块,对双热源热泵运行性能进行冬夏两季模拟分析,结果证明双热源热泵比单—土壤源热泵系统运行更稳定且COP值更高,更具有可靠性.
【总页数】4页(P886-889)
【作者】王宏伟;尹翠;李刚
【作者单位】沈阳建筑大学市政与环境工程学院,110168,沈阳;沈阳建筑大学市政与环境工程学院,110168,沈阳;沈阳建筑大学市政与环境工程学院,110168,沈阳【正文语种】中文
【中图分类】TU111.48
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北方地区低温环境下空气源热泵应用研究
北方地区低温环境下空气源热泵应用研究摘要随着清洁供暖深入推进和“煤改电”政策的落实，空气源热泵以优异的节能效果、良好的用户体验、使用维护方便等显著优点，成为热泵诸多型式中应用最为广泛的一种。
空气源热泵在低温环境下应用时，突出问题是制热能力受室外温度波动和结霜严重程度的影响。
本文结合低温环境下空气源热泵应用现状和典型问题，针对低温环境情况，进行空气源热泵应用的适宜性研究和应用时的关键技术指标计算方法的研究，提出提高低温环境下空气源热泵应用性能的建议和措施，以促进空气源热泵技术在清洁供暖应用领域的推广应用。
关键词空气源热泵；低温环境；应用适宜性；计算方法；建议；措施1 北方地区空气源热泵应用现状和典型问题分析空气源热泵在北方地区低温环境下的推广和应用，关注的焦点就是它的应用受到气候条件的约束，热泵机组出现的突出问题是制热能力受室外温度波动和结霜程度的双重影响。
2 低温环境下空气源热泵应用的适宜性研究2.1低温环境下空气源热泵应用的适宜性研究按照《民用建筑热工设计规范》（GB50716-2016）的建筑热工设计原则[1]，建筑热工设计区划分为两级。
其中，严寒、寒冷地区的建筑热工设计区划指标见表1所示。
表1 建筑热工设计区划指标及设计要求[4]一级区划名称区划指标二级区划名称区划指标主要指标辅助指标严寒地区（1）t min.m≤-10℃145≤d≤5严寒A区（1A）6000≤HDD18严寒B区（1B）5000≤HDD18＜6000严寒C区（1C）3800≤HDD18＜5000寒冷地区（2）-10℃＜t min.m≤0℃90≤d≤5＜145寒冷A区（2A）2000≤HDD18＜3800CDD26≤90寒冷B区（2B）CDD26＞90北方地区的严寒B区气候酷寒，极端最低温度低于-30℃，可选择-35℃超低温空气源热泵；严寒C区气候寒冷，极端最低气温在-25℃左右，宜选择-25℃超低温空气源热泵，可保证供暖期的正常启动和运行；寒冷A区和寒冷B区冬季平均气温在0℃左右，冬季供暖期气候整体比严寒地区温和，寒冷A区可选择配备低温空气源热泵以应对极端最低气温，寒冷B区选择常规空气源热泵即可。
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低温与超导第37卷 第10期制冷技术R efrigeration C ryo .&Supercond .V o.l 37 N o .10收稿日期:2009-08-18作者简介:周光辉(1957-),男,教授,研究方向为空调热泵技术和空调蓄冷技术。
空气-地源双热源复合热泵低温制热特性实验研究周光辉,陈圣洁,刘寅,张岑(中原工学院,郑州450007)摘要:为缓解单一空气源热泵低温供热性能差的突出问题,设计了空气-地源双热源复合热泵系统。
实验研究结果表明,即使在室外-15e 的超低温环境温度工况下,利用少量的低温地下水,复合热泵的制热量较单一空气源热泵提高近50%;能效比提高40%以上。
关键词:双热源;复合热泵;制热特性Experi m ent research on heat perfor m ance of t he groundsource -air double resources com pound heat -pu m pZhou Guanghu,i Chen Sheng jie ,L i u Y i n ,Zhang Cen (Zhongyuan U n i versity o f T echno l ogy ,Zhengzhou 450007,Ch i na)Abstrac t :In order to allev iate t he l ow e ffi c iency s it uati on o f a ir source hea t pu m p wh i ch w as opera ted in l ow te m perature cond iti ons ,A g round sou rce -a ir double resources compound heat-pu m p syste m was des i gned .Exper i m enta l resu lts show t hat the heat supply quan tity o f co m pound pu m p syste m m ay rise by 50%approx i m ate l y and EER can i ncrease by 40%than air -source hea t pu m p even the outdoo r amb i ent te m perature i s -15e .K eyword s :D ouble resources ,Com pound heat-pu m p syste m,H eat charac teristi cs1 引言空气源热泵作为一种利用可再生能源的节能装置越来越受到人们的青睐,应用广泛[1]。
但是,空气源热泵在实际应用中也存在明显的缺陷,主要体现在机组的运行性能随室外空气温度变化较大,特别是在冬季低温环境下,机组制热量急剧下降,热泵效率明显降低[2-4]。
为了提高空气源热泵在冬季低温环境下的制热性能,本文提出并设计了复合热泵系统。
该系统以室外侧的空气-地源双热源复合换热器为核心零部件,将传统的翅片管式换热器与套管式换热器进行有机融合,可以实现地下水和空气两种非同态热源,在同一换热器中与制冷剂同步复合换热,从而可较好地解决空气源热泵低温环境下供热量不足、COP 值明显降低的突出问题。
2 实验方案2.1 空气-地源双热源复合热泵原理图1 空气-地源双热源复合热泵系统原理图F ig .1 The sche m atic d iag ram o f the ground source -a irdoub l e resources co m pound heat-pump图1为空气-地源双热源复合热泵系统(以下简称/双热源复合热泵0)原理图,它是在常规的单一空气源热泵的基础上,采用一种自行设计的新型双热源复合换热器来替代传统的空气源热泵系统中的室外侧的单一空气源换热器。
系统可以根据室外空气热源温度的变化来确定不同的井水进水温度和流量,从而提高热泵系统在低温环境温度工况下的制热量和制热系数。
2.2实验装置主要装置选用某品牌的1H P空气源热泵机组的配套部件,核心部件为空气-地源双热源复合式换热器,复合换热器的空气侧换热面积按与1H P机组的室外换热器相同换热面积确定,制冷剂选择R22。
考虑实验中地下水温度的可调节性,采用一个蓄热水箱,用电加热的方式模拟地下水的温度,循环水的流量为0.6m3/h。
2.3实验测量实验测量参数包括室内侧循环风量、室内侧进/出风温度、地下水侧的温度和水流量等,通过测量室内侧换热器的送、回风温度和循环风量来确定复合热泵的制热量,实验装置分室内侧和室外侧两个部分,分别放置在恒温恒湿环境的两个实验室内,模拟冬季实验工况所需内外环境温度。
温度测量采用经标定的T型热电偶,实验中各项参数的采集均由Ag ilent34970A型采集系统来完成,其采样周期是15s。
2.4实验工况依据GB/T7725-20045房间空气调节器6标准(以下简称/标准0)和双热源复合热泵的设计工况,设计了4个实验工况(见表1),表中前三个工况为标准中规定工况,另外选择了室外环境温度为-15e的超低温工况,分别在恒温恒湿实验室内进行在线测试。
表1双热源复合热泵运行模式及实验温度工况T ab.1Operati onal mode of doub l e resources compound heat -pu m p and expe ri m ental te m pera t ure w ork i ng con-d iti on运行模式实验温度工况(e)额定制热(高温)额定制热(低温)最小制热超低温制热单一空气热源72-5-15空气-地源双热源2-5-15 3实验结果与分析3.1制热量实验结果与分析图2为双热源复合热泵制热量随热源温度工况变化曲线图,由图可知,在单一的空气热源模式下,热泵的制热量随室外环境温度的降低而急剧下降,当室外环境温度为-15e时,热泵的制热量仅为额定制热工况下热泵制热量的40%左右;当按双热源模式运行时,在给定的各室外空气源实验温度工况下,复合热泵的制热量较单一空气热源模式下热泵制热量均有大幅度提高,当室外空气温度达到-15e的超低温工况时,即使利用-10e的地下水进水温度,复合热源模式的制热量较单一空气热源模式下热泵制热量仍可提高50%左右。
图2制热量随热源温度变化规律F i g.2V ar i a ti on o f t he hea ting capacity w ith theheat source te m pera t ure3.2能效比实验结果与分析图3为复合热泵系统的能效比随热源温度的变化曲线图,由图可知,在单一空气热源模式下,热泵的能效比随室外温度的降低而急剧下降,当室外温度降低到-15e时,系统的能效比仅为额定制热高温工况时系统能效比的50%左右;在双热源运行模式下,各工况下的系统能效比较单一空气热源模式下系统能效比均有大幅度的提高,且室外温度越低在双热源运行模式下系统的能效比优势越明显,当地下水进水温度和室外空气温度相差5e时,在额定制热低温工况下,复合热泵系统的能效比较单一空气热源模式下系统的提高20%左右,而在室外温度为-15e的低温工况下,在双热源运行模式下,系统的能效比较单一空气源模式下的提高40%左右。
#47#第10期制冷技术Refrigerati o n图3能效比随热源温度变化规律F ig.3V ariati on o f the EER w ith the heat source te mperature 4结论研究结果表明:本文提出的空气-地源双热源复合热泵新技术,较好地实现了对空气-地能两种可再生热源的综合有效利用,显著提高了热泵机组的低温工况制热量和能效比,可较好地解决单一空气热源热泵在低温环境下制热量明显不足、能效比显著下降的突出问题,对进一步扩大空气源热泵的应用领域具有重要意义。
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