多功能空气源热泵系统制热性能试验研究
太阳能-空气双热源复合热泵系统性能研究
要 ： 太阳能 一空气 双热源复合热 泵技术能有 效解决空 气源热泵 室外 温度低 时蒸 发器 易结霜 、 系统性 能降低 的缺
点 。本文在课题组前期研究的基础上 ， 针对一种新型的太阳能 一空气双热源复合 热泵 系统 ， 采用分布参数法建立 了系统 的数学模型 。利用数学模拟的方 法对单 一空气 源热 泵系统和太 阳能 一空气双热源复合热泵系统在三种不 同工况 下的制
ｓ ｕ ｃ ｅ ｔｐ ｍｐ ｓ ｓ ｍ ｈ ｅ ｐ ｒ ｔ ｎ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓｈ ｖ ｅ ｎ ｓ ｄｅ ｔ ｅ ｍａｈ ｍａ ｉａ ｉ ｌｔｏ ｔｏ ｏ ｒ ｅ ｈ ａ ｕ ｙ ｔ ｉ ｔｒ ｅ ｏ ｅ ａｉ ｏ ｄｔ ｎ ａ ｅｂ ｅ ｔ ｉｄ ｗｉ ｔ ｔ ｅ ｔ ｌｓｍｕ ａｉｎ ｍｅｈ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｓｍｕ ｅ ｎ ｏ ｉ ｕ ｈ ｈ ｃ ｎ ｉ － ｈ ｌ ｔｄ ｒ ｓ ｌ ａ ｅ ｂ ｅ ｎ ｙ ｅ ． ａｅ ｅ ｕｔ ｈ ｖ ｅ ｎ ａ ａ ｚ ｄ ｓ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ： ｓ ｌｒａｒ ｓ ｕ ｃ ；ｄ ａ ｏ ｒ ｅ ｈ ａ ｕ ；ｍａｈ ｍａｉａ ｉ ｌｔ ｎ；ｓ ｓｅ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｏａ — ｉ ｏ ｒ ｅ ｕ ｌｓ ｕ ｃ ｅ ｔｐ ｍｐ ｔ ｅ ｔ ｌｓｍｕａ ｉ ｃ ｏ ｙ ｔｍ ｅｆ ｍａ ｃ ｏ
耗最 大 ， 占到 总 建 筑 能 耗 的 ６ ％ ¨ 。为 了达 到 ５ 节 约高 位 能源 的 目的 ， 对 地 域 特征 利 用 低 位能 针
合热泵 系 统 Ｊ在 课 题 组 前 期 研 究 的 基 础 上 ， ， 建
立 了该 系统 的数 学模 型 。对 不 同工况下 单 一空气
量 的热 泵技术 引起 了人 们 的高度 重视 。
以R507AR134a为工质的空气源热泵性能实验研究及经济性分析
以R507A/R134a为工质的空气源热泵性能实验研究及经济性分析随着国民经济的发展,对能源的需求量越来越大,环境问题也随之凸显。
节能与环保成为社会文明进步与可持续发展的重要主题。
空气源热泵热水器以其节能、高效等特点受到了人们的青睐,被誉为“第四代热水器”。
但是,在低温环境下空气源热泵存在的压缩机频繁启停、排气温度过高、产热量低等问题限制了其进一步的推广。
针对空气源热泵在低温环境下运行存在的问题,分析了国内外学者的研究现状,提出一种既可按单级模式运行又可按复叠式模式运行的双模式空气源热泵热水系统。
基于制冷循环理论分析单级运行模式下分别以R507A和R134a为制冷工质时热泵系统在理想工况下的制热性能。
结果表明,空气源热泵系统以单级模式运行时,采用R134a为循环工质相较于R507A热泵系统具有更高的制热系数且系统可在更低的冷凝压力下运行。
运用制冷原理、传热学、工程热力学等学科知识并结合相关的经验公式建立了压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀、冷凝蒸发器的数学模型,分别对该系统以单级运行模式和复叠式运行模式工况进行了模拟。
根据模拟结果表明,在低温环境下复叠式热泵系统的制热系数要高于单级热泵系统,随着环境的温度的升高,单级热泵系统制热系数上升速率要比复叠式热泵系统要快。
以系统运行最大COP为目标,在冷凝温度为60℃时,单级模式和复叠式运行模式的最佳切换蒸发温度为7℃。
通过实验分析了热泵系统在全年运行时分别在单级运行模式和复叠式运行模式下外界环境温度和出水温度变化时机组的运行特性,得出了机组制热量、耗功、质量流量、吸排气压力、排气温度、压比等参数的变化规律。
将模拟结果和实验结果进行对比分析,模拟结果和实验结果有较好的一致性。
结合湘潭地区的气候特征,根据实验结果计算出热泵系统在出水温度为55℃时,系统全年综合能效比为3.56。
将该空气源热泵和市场上常见的燃气热水器、太阳能热水器、电热水器进行对比,以住户一天用水量为240L为基准,全年运行时可分别减少年二氧化碳排放量426.62 kg、417.67 kg、2702.24 kg,年运行费用分别降低了29.8%、46.9%、75.4%。
空气源热泵辅助供热太阳能热水系统实验研究
ｏ ｔ Ｅ Ｈ Ａ Ｈ ａｈａｏ ｔ ． ｆ ｈ Ｓ Ｗ － Ｓ ＰＶ ｒ ｃ ｕ ３ ｅ ｎ ａ ｅ ｂ ＆
Ｋｅ ｏｒ ｓ：ｏ ａ ｎ ｒｙ ａｒｓ ｕｃ ｅ ｔ ｕ ｙｗ ｄ ｓｌｒｅ ｅｇ ； ｉ ｏ ｒｅｈ ａ ｍｐ； ｏ ｔｒｓ ｓｅ ｐ ｈ ｔｗａｅ ｙ ｔｍ
子 系统 的 日平 均 Ｃ ＯＰ可 达 ３８左右 。 ．
关 键 词 ： 太 阳 能 ； 空气 源 热 泵 ； 热 水 系统 中 图分 类 号 ： Ｔ ２ ￣ Ｕ８ ２． １ 文 献标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： １７ ．２ ７２ １）３０ ３—３ ６ ３７ ３ （０ ０ —０ ６０ １
ｐ ｍ ａｅ ｅｔ ｇｓ ｅ ｎ ｏａ ｎｒｙｗ ｅ ｅ ｉｇｓ ｅ ｎＣｎｕ ｃｉ ｉ ｉ ｓｕｃ ｅ ｕ ｐ Ｔ ｅｔｅｍ ｌ ｅ ｏｍ ｅ ｔｅ ｕ ｐ ｗ ｔｒ ａｉ ￣ｔｍ ａ ｄｓｌｒｅｅｇ ａ ｒｈａ ｎ ｈ ｎ ｔ ｔ ￣ｔｍ ｉ Ｏｊ ｎｔ ｎｗｔ ａ ｏｒｅｈ ａ ｐ ｍ ． ｈ ｈｒ ａ ￣ ｒ ａ ｅｏ ｈ ｏ ｈ ｒ ｔ ｐ ｎ ｆ Ｓ ＥＷＨ－ Ｈ ｎ ｅ ｅ ｌ ａｅｃ ｎ ｉｏｓＷ Ｓｔｓ ｄａ ｄａ ａ ｚｄｉ ｕ ｍｉｇ Ｔ ｓ ｒｓｌ ｈｗ ｔａ ｔｅＣ Ｐ （ ｅ ｃｅｔ ｐ ｒ ｒ ￣ ｅ ＡＳ Ｐｕ ｄ ｒ ａ ｃｉ ｔ ｏ ｄｔ ｎ ａ ｔ ｌ ｅ Ｋ ｎ ｎ． ｅｔｅｕｔ ｓｏ ｔ ｈ Ｏ ｒｌ ｍ ｉ ｅｅ ｎ ｎ ｙ ｎ ｓ ｈ ｃ ｆ ｉ ｅ ｏ， ｏｆ ｎ ｏ ｆ ｎ ｉ ｆ ）
０ 引 言 在 能源危机 和 环境 污染 双重 压力 下 ， 阳 能逐 渐 太
成 为可 再 生 能源 中最 引人注 目、 究开 发 最 多 、 用 研 应 最为广 泛 的清 洁 能源 。 阳能 的开发利用 对节 能和环 太 保均具 有重要 意义 ［］ 空气源 热泵 辅助加 热太 阳 能热 １。 － ４ 水系统 结合 了太 阳 能的清 洁性 、 再生 性和 空气 源热 可
多功能热泵热水机的原理及其应用研究
８ 一冷水进 口 ９ 一制冷热力膨胀阀 １ －电磁 阀 ２ １ 单向阀 ２ ０ 卜
１一视 液 镜 １ 一 电磁 阀 １ ４ 干燥 过 滤 器 １一储 液 器 ２ ３ １－ ５
１ 一单向阀 １ ７ ６ １一电磁 阀 ３ １ 一制热热力膨胀阀 １ －单向阀 ３ ８ ９
２ 一 带风 机 的 翅 片 式风 冷 挟 热 器 ２ －四 通 阀 ２ ２ － 四通 阀 １ Ｏ １ ２
循环 ， 采用了多个换热器和阀路切换设备 ， 使其具有制
冷 、 热、 制 制生 活 热水 兼制 冷 、 立 制生 活 热水 四种 功 独
能， 做到冷热联供 ， 既利用了蒸发器的冷源又利用了冷
凝 器 的热 源 ， 足人们 日常使 用需 要 。 满
１ 多功 能 热 泵 热水 机 的原 理
专 题 研 讨
多功能热泵热水机 的原理及其应用研究
钟 瑜 ， 贾 磊 ， 戴 琳 ， 王 磊
（ 合肥 通 用 机械 研 究 院 ， 徽 合 肥 ２ ０ ８ 安 ３ ０ ８）
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众 所周 知 ， 热泵 机组 在冬季 运行 时 ， 主要 问题 就是 结霜 。结霜会 降低机 组性 能 ， 响制热 能力 。结霜 问题 影 的存在 严重 影响 了热泵 这种节 能技 术在北 方 的推广 和
工质为R415b的空气源热泵热水器性能实验研究
工质为 Ｒ １ｂ的空气源 热泵 ４５ 热水器性 能实验研 究
项品 义，章立新 ， 陈师，高 明，王治云 黄
（ 上海理 工大学 动力 工程学院，上海 ２ ０ ９ ） ０ ０ ３ 摘 要： 通过对工质 为 Ｒ １ｂ的空气源热泵热水 器的性 能实验 ，给 出了环境温度和相对 湿度 ４５
不 同时，随着水箱 内水 温的升 高，热泵 系统 内蒸发压 力 、冷凝压 力、压 比、吸气温度 、液管
水
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图 １ 实验 系统 图
Ｆ ｇ １ Ｓ ｈ ｍａｉ ｆｔｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌ ｅｕ ｉ ． ｃ ｅ ｔ ｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｔ ｐ ｃ ｈ ｓ
温 度 、冷 凝 侧 过 热 度 和 过 冷度 、 蒸 发侧 过 热 度 以及 Ｃ ＯＰ的 变化 规 律 ，指 出 了空 气源 热 泵 热 水 器的 Ｃ Ｐ 不仅 随 水 温 动 态 变 化 ，而 且 与 气 温及 湿度 有 关 。同 时 ，还 对 水 箱 内水 的 升 温 规 律 以 Ｏ
及 与 热 泵 循 环 参 数 的 关联 进 行 了研 究 。
收稿 日期 ：２ ０ — ６ １ ０８０—７
作者简介 ：项 品义 （９ １ ） １８ 一 ，男 （ ，硕士研 究生 ，ｘａ ｇ ｙ ０ １ ６ ． ｍ。 汉） ｉ ｐ ０ ＠１３ｔ ｎ ｏ
２８ １
能源研究与信息
２０ ０ ８年 第 ２ ４卷
外 部环境 通过 空调 房模拟 ，可控 制 蒸发器 区域 的温 度和湿 度 。
236 空气源热泵辅助供热太阳能热水系统实验研究
空气源热泵辅助供热太阳能热水系统实验研究铁燕1,2罗会龙2钟浩3李志民31.华北制药集团规划设计院，石家庄050015；2.昆明理工大学建筑工程学院，昆明650224；云南师范大学太阳能研究所，昆明650092摘要：设计并构建了一种新型空气源热泵辅助加热太阳能热水系统，该热水系统可根据气候条件分别以单一的太阳能热水器模式、单一的空气源热泵模式及太阳能与空气源热泵耦合模式运行。
在昆明地区气候条件下，对空气源热泵辅助加热太阳能热水系统进行了一系列实验研究，测试分析不同运行工况下系统的热力性能。
测试结果表明该系统具有较大的节能潜力，热泵空气源热泵子系统的日平均COP 可达3.8左右。
关键词：太阳能；空气源热泵；热水系统0 引言在能源危机和环境污染双重压力下，太阳能逐渐成为可再生能源中最引人注目、研究开发最多、应用最为广泛的清洁能源。
太阳能的开发利用对节能和环保均具有重要意义[1-4]。
空气源热泵辅助加热太阳能热水系统结合了太阳能的清洁性、可再生性和空气源热泵的节能性，是一种节能、无污染的高效能源利用系统[5-6]。
本文构建了一种新型空气源热泵辅助加热太阳能热水系统，在昆明地区的气候条件下实验测试分析了环境参数、运行参数对系统热力性能的影响。
1 空气源热泵辅助供热太阳能热水系统构成及运行模式新型空气源热泵辅助供热太阳能热水系统包括太阳能热水子系统和空气源热泵子系统；太阳能热水子系统和空气源热泵子系统通过蓄热水箱进行有机耦合。
其中太阳能热水子系统主要由太阳能集热平板和蓄热水箱构成，空气源热泵子系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流毛细管构成。
该空气源热泵辅助供热太阳能热水系统实验装置如图1所示，其太阳能集热器的采光面积为2m2，压缩机容量为1P。
图1空气源热泵辅助太阳能加热热水系统根据不同的气候条件，该空气热泵辅助供热太阳能热水系统可分别按下述三种不同模式运行： (1) 单一太阳能热水系统运行模式在太阳辐射良好、日照充足的气候条件下，热泵子系统停止运行，空气源热泵辅助加热太阳能热水系统以常规太阳能热水器模式运行。
空气源热泵热水机组的全工况性能及试验装置的研究
解决方法及相关问题如下： （1）压缩冷凝机组能力组合的平衡性。如一套空气 处理系统配置了 3 台压缩冷凝机组，在设计时保证其 中 2 台的制冷量之和等于第 3 台的制冷量，这样在长 时间运行后切换压缩冷凝机组时工况偏差就不会超出
空气处理系统主要配置循环风机、蒸发盘管、电 标准的要求；
加热和电加湿，对环境间进行降温、除湿或者加热、加
应容量的保温水箱。 针对市场上的空气源热泵热水机，我们挑选了 4
款循环式机组，对其在名义工况下 （环境干球温度 20℃，湿球温度 15℃，进水初始温度 15℃，终止温度 55℃）的性能进行了测试，测试数据见表 1[4]。
表 1 循环式机组测试数据
性能数据 环境干 / 湿球温度，℃ 水初始 / 终止温度，℃
参考文献： [1] 林锴. 美的来了[J]. 热泵市场，2007，4：4～5. [2] 郭星成. 得广东者得天下[J]. 热泵市场，2007，4：9～10. [3] 韩敏. 热泵热水器整体增长暗藏危机[J]. 电器，2007，10：20～21. [4] GB/T21362- 2008，商业或工业用及类似用途的热泵热水机[S].
1 发展前景介绍
目前，国内厂家销售最多的还是商用热泵热水机 组，其中较早进入热泵热水器行业的企业年销售额已 上亿元，但主要的销售领域集中在宾馆酒店、集体宿舍 及高档别墅区。宾馆酒店在全国的数量非常庞大，而完 成热泵热水系统节能改造的还很少；学校和工厂的宿 舍人口密度大、人员相对集中，对于热水的需求量很 大；对于高档楼盘，开发商可利用空气源热泵热水机组 节能、安全、环保的优点作为吸引客户的卖点。所以，空 气源热泵热水机组仍有广阔的市场空间，据初步估计， 未来两年市场容量将达到 40～50 亿元[2]。
R32空气源热泵机组性能试验研究
（ Ｔｏ ｎｇ ｆ ａ ｎ ｇ Ａｒ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ｉ ａ ｌ Ｅｎｖ ｉ ｒ ｏｎ ｍｅ ｎｔ Ｃｏ． ，Ｌｔ ｄ ． ）
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｔ ｈｅ ｐｅ ｒ ｆ ｏｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｒ３ ２ ａ ｉ ｒ ｓ ｏ ｕｒ ｃ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｐｕ ｍｐ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｔ ｈｅ
摘 要 为 了 了解 Ｒ ３ ２制冷 剂 应 用 于 空 气 源热 泵 系 统 的 性 能 ， 分 别 对采 用 补 气 增 焓 方案 和喷 液 冷 却方 案 的
２台 Ｒ ３ ２ 样机进行测试 ， 并与同型号 Ｒ ２ ２机 组进 行 对 比 。试 验 结 果 表 明 ， ２台 Ｒ ３ ２样 机 均 能 够安 全 稳 定 运 行 ， 在 整机 成 本 、 系统 简 单 性 及 可操 作 性 方 面 ， 喷 液 冷 却 系 统 占有 较 大 优 势 ， 但 在 低 温适 应 性 方 面 ， 补 气 增 焓 系统 优 势 明 显 。最 终 根 据 性 能试 验结 果 ， 给出 Ｒ ３ ２样 机存 在 的 问题 及 进 一步 优 化 设 想 。
ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ， ｔ ｈｅ ｐ ｒ ｏｂ ｌ ｅ ｍｓ ａ ｎ ｄ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈｅ ｒ ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐｌ ａ ｎ ｆ ｏｒ Ｒ３ ２ ｐｒ ｏ ｔ ｏ ｔ ｙ ｐｅ ａ ｒ ｅ ｇｉ ｖ ｅ ｎ．
第１ ３卷 第 １ 期
２ ０ １ ３年 ２月
剖
洚
室 调
４８ — ５１
ＲＥＦＲ Ｉ ＧＥＲＡ Ｔ１ ０Ｎ ＡＮ Ｄ ＡＩ Ｒ— Ｃ０ ＮＤＩ Ｔ１ ０Ｎ Ｉ Ｎ Ｇ