一种新型家用热泵型蓄能空调系统分析
热泵空调系统的性能评价及优化研究
热泵空调系统的性能评价及优化研究热泵空调系统是一种高效、环保的空调系统，能够在较低的能源消耗下实现较高的制冷和制热效果。
然而，由于热泵空调系统具有复杂的结构和机制，其性能评价和优化也面临着一定的挑战。
本文将从多个方面对热泵空调系统进行性能评价和优化研究，以期提高其效率和可靠性。
一、热泵空调系统的基本结构和工作原理热泵空调系统是由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等部件组成的闭合循环系统。
其工作原理基于热力学原理，利用高压、低温的制冷剂通过多级压缩、换热和膨胀阀控制的节流等过程，实现热量的传递和转换。
具体来说，其工作步骤如下：1. 压缩机将制冷剂从低温、低压状态压缩为高温、高压状态，产生高温高压气体。
2. 让高温高压气体在冷凝器内流动，将其热量传递给外界环境并冷却变成高压液体。
3. 高压液体通过膨胀阀进入蒸发器，变成低温低压蒸汽。
4. 低温低压蒸汽再次通过压缩机，开始下一轮制冷循环。
二、热泵空调系统的性能评价指标热泵空调系统的性能评价指标主要包括制冷效率、制热效率、耗电量和制冷剂回收率等。
其评价指标的计算方法如下：1. 制冷效率 = 制冷量 ÷耗能量其中，制冷量可以通过测量空调运行前后房间空气温度差和空气流量来估算，耗能量可以通过测量电表原始数据来计算。
2. 制热效率 = 制热量 ÷耗能量计算方法同上。
3. 耗电量 = 空调运行时间 ×平均功率其中，平均功率可以通过测量电表数据，除以空调运行时间得到。
4. 制冷剂回收率 = 回收的制冷剂质量 ÷损失的制冷剂质量其中，制冷剂回收率可以通过测量制冷剂的流速和流量等来获得。
三、热泵空调系统的性能优化策略为了提高热泵空调系统的性能和效率，我们可以采用以下优化策略：1. 优化热泵系统的控制：通过采用先进的控制策略，如模糊控制、神经网络控制、PID控制等，来优化热泵系统的制冷和制热效率，减少能源浪费。
2. 优化热泵系统的换热效果：通过对热泵系统内部的换热器进行优化设计，提高传热系数和热传递效率，从而减少能量损失和能源浪费。
新型热泵储电系统的设计方案及其性能分析
第37卷第5期2019年5月可再主能潺Renewable Energy ResourcesVol.37 No.5May 2019新型热泵储电系统的设计方案及其性能分析殷子彦心，戴 叶匕徐 博"，邹 杨®,谢雷东心(1.中国科学院上海应用物理研究所，上海201800； 2.中国科学院大学，北京100049 ； 3.中国科学院 先进核能创新研究院，上海201800)摘要：文章针对传统热泵储电系统储能密度低、工作温度高等问题，基于新型相变胶囊的换热特性,提出了 一种新型热泵储电系统,并对该系统的热力学性能与做功过程进行分析。
分析结果表明:新型热泵储电系统的储能密度为271.8 kW-h/m',比传统热泵储电系统的储能密度增加了 221.8 kW-h/m 3；新型热泵储电系统在单次、 循环充放电过程中的储热效率分别为55.1%,26.9%、在循环充放电过程中的往返效率为69.1%；与以非相变材料作为储能介质的热泵储电系统相比，新型热泵储电系统的充电时间延长了 55%。
文章所提出的新型热泵储电系统在储能领域具有一定的实用性。
关键词：热泵储电系统；填充床；相变储能胶囊；数值模拟中图分类号：TK02 文献标志码：A 文章编号：1671-5292(2019)05-0784-070引言由于风能发电、光伏发电存在较强的间歇性 和不稳定性,使得在发电并网阶段，风能发电、光伏发电的弃用率居高不下。
为了弥补上述不足，人们将储能技术应用于风电系统和光伏系统中阳％ 根据储能系统的储存容量，将储能技术分为大规 模储能技术和小规模储能技术铁其中，大规模储能技术主要包括抽水蓄能技术和压缩空气储能技 术。
然而,这两种大型储能技术均对地理位置有极高的要求。
小规模储能技术不仅可以克服上述缺点,还具有良好的经济性，因此该技术成为一种极 具潜力的储能技术叫传统热泵储电系统采用就气作为换热流体(Heat Transfers Fluid,HTF),固体颗粒作为储能介质。
热泵空调系统的性能分析及优化
热泵空调系统的性能分析及优化一、引言随着人们对环保意识的逐步提高，热泵空调系统因其节能、环保的特点得到了广泛应用。
然而，如何进一步提高热泵空调系统的性能，是我们需要探讨的问题。
本文将从热泵空调系统的组成原理、优化方案和性能分析三个方面入手，探讨热泵空调系统的性能分析及优化。
二、热泵空调系统的组成原理热泵空调系统由室外机（外机）和室内机（内机）两部分组成，通过室内机的换热器与室外机的换热器相连接，实现制冷或制热的功能。
室内机的换热器一般为蒸发器，室外机的换热器一般为冷凝器，通过压缩机和膨胀阀等部件，将低位能量的热量从室内传递到室外，同时将高位能量的热量从室外传递到室内。
三、热泵空调系统的优化方案1.采用高效热泵对于热泵空调系统来说，热泵的效率对整个系统的性能起到至关重要的作用。
因此，我们可以采用高效的热泵，如采用变频压缩机、高效的蒸发器等，来提高热泵空调系统的性能。
2.优化室内外机的设计在室内外机的设计上，我们可以采用多机组联合运行的方式，来提高系统的性能。
同时，我们还可以通过增加换热面积、调整管径、增加换热器数量等方式，来优化室内外机的设计。
3.优化制冷剂的选择在制冷剂的选择上，我们应该选择环保、高效的制冷剂，如R32、R410A等。
同时，我们还可以通过减少制冷剂的使用量、采用返送制冷方式等方式，来优化制冷剂的使用。
四、热泵空调系统的性能分析1.能效比能效比是热泵空调系统的主要性能指标之一，它反映了热泵空调系统的制冷或制热效率。
能效比越高，系统的能耗越低。
2.制冷量制冷量也是热泵空调系统的重要性能指标之一，它反映了系统的制冷能力。
制冷量越大，系统的制冷能力越强。
3.制热量制热量也是热泵空调系统的重要性能指标之一，它反映了系统的制热能力。
制热量越大，系统的制热能力越强。
4.噪音噪音是热泵空调系统的一个明显的缺点，它会影响到用户的使用体验。
在热泵空调系统的性能分析中，我们也需要考虑噪音的问题。
五、热泵空调系统的优化实验为了验证优化方案的可行性，我们进行了热泵空调系统的优化实验。
水源热泵+冰蓄冷复合型中央空调系统的运行分析
水源热泵＋冰蓄冷复合型中央空调系统的运行分析一、引言·水源热泵＋冰蓄冷复合型中央空调系统介绍·研究的意义和目的二、系统原理和工作流程·水源热泵系统原理和工作流程·冰蓄冷系统原理和工作流程·水源热泵＋冰蓄冷复合型中央空调系统原理和工作流程三、系统特点和优势·节能、环保、稳定性好·运行成本低、适用性广·舒适性好、控制方便四、运行分析和实验结果·设备参数、运行数据、能耗分析·性能优点、适用性分析、经济效益评估·实验数据分析五、应用前景和展望·推广前景分析·未来发展方向展望总结：水源热泵＋冰蓄冷复合型中央空调系统成为中央空调领域的热点，其成熟的技术和稳定的运行具有广阔的市场前景和发展潜力。
引言：随着人类对舒适生活的需求不断提高，对于中央空调系统的要求也在不断提升。
传统的中央空调系统常常存在着能耗高、环境污染等问题，给人们的生活带来不便与影响。
因此，急需一个新型的中央空调系统，以解决传统空调系统存在的问题。
水源热泵＋冰蓄冷复合型中央空调系统，就是为解决这些问题而应运而生的新型系统。
水源热泵＋冰蓄冷复合型中央空调系统介绍：水源热泵＋冰蓄冷复合型中央空调系统是一种以地下水或水库湖泊为热源、以冰蓄冷为储能手段，采用高效、环保的中央空调系统。
它通过运用数学模型对气象数据和室内外空调温度变化情况进行分析和预测，根据预测结果，实现多种方式的冷热能源供应和管路的自动切换，从而达到节能、舒适、环保的效果。
该系统运行过程中，产生的零排放二氧化碳完全符合环保要求。
研究的意义和目的：节约能源、减少环境污染、保护生态环境是当今社会的共同意愿。
而水源热泵＋冰蓄冷复合型中央空调系统具有很好的环保性和能源利用效率，能够满足人们对舒适生活的需求，而且技术日趋成熟，应用范围越来越广泛。
因此，有必要对其进行深入的研究和探讨，以推动其在市场中更好的发展和应用。
新型热泵空调系统设计与研究
新型热泵空调系统设计与研究随着科技的不断发展，热泵空调成为了现代家庭必备的舒适环境设备之一。
热泵空调利用环境中的热能实现空调效果，不仅环保节能，而且操作简单，使用方便。
随着人们对生活质量的不断要求，研究开发新型热泵空调系统也成为了学术领域的热点话题之一。
本文将对新型热泵空调系统进行探讨。
一、热泵空调的工作原理热泵空调通过循环的方式在室内和室外之间传递热能，将低温的热能转化成高温的热能。
热泵空调系统包括压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀四个主要部件。
在制冷工作时，热泵空调系统中的蒸发器受到低温室内空气的影响，使里面的制冷剂蒸发并吸收了热能，此时低温室内空气则得到了降温。
在蒸发器中蒸发后的制冷剂会被压缩机吸入，加压后变成高温高压气体，然后流入一个冷凝器。
制冷剂在冷凝器中得到冷却，释放掉吸收的热能，然后回到蒸发器再次循环，形成制冷的正反馈循环。
在制热的工作中，热泵空调系统的工作原理与制冷相反，在蒸发器内得到热能并且使室内空气达到升温的目的。
二、热泵空调系统的分类热泵空调系统可按照它所抽取热量的来源进行分类，主要有以下几种：1.空气源热泵空调系统：该系统通过环境中存在的热空气来实现制冷或制热的作用，既方便又实用。
2.水源热泵空调系统：该系统通过环境中的水来实现热能的传递，相比空气源热泵空调能够在更广泛的环境中运作。
3.地源热泵空调系统：该系统将温度更加稳定的地下水或土壤中的热量用作换热的源，适用范围较广。
三、新型热泵空调系统的研究进展新型热泵空调系统主要的特点与传统的热泵空调相比在于能够更加高效地使用能源，通过不同的机理把热能循环使用，有效减少了能源浪费。
新型热泵系统的其中一个例子是使用超低温能源，这种系统通过提取从深度水位获取的低温热能来实现制冷或制热的功能。
低温热量使用这种技术来产生冷空气或暖空气所需的能量效率可以接近1.5，因此将拥有更高的能源效率和节能环保的效果。
四、新型热泵系统的设计思路针对于新型热泵系统需求不断变化的问题，合理的热泵系统设计也变得越发重要。
热泵空调系统的设计与优化
热泵空调系统的设计与优化随着人们生活水平的提高，空调已经成为现代城市中不可或缺的家电之一。
空调的普及也促进了空调技术的发展。
现在市场上有许多不同种类的空调，其中最受欢迎的是热泵空调系统。
热泵空调系统凭借其高效、节能的特点，成为了越来越多消费者的首选。
本文旨在介绍热泵空调系统的设计与优化。
一、热泵空调系统的基本原理热泵空调系统利用制冷剂在压缩机的作用下进行循环，将室内空气中的热量通过制冷剂传递到室外，并将室外的热量通过制冷剂传递到室内，从而达到降温、升温的目的。
热泵空调系统的工作原理类似于家庭冰箱，只不过它的换热过程颠倒了。
冰箱是将热量从内部空间传递到外部环境中，而热泵空调系统是将热量从外部环境中传递到内部空间中。
二、热泵空调系统的设计要点1. 选择合适的制冷剂热泵空调系统使用制冷剂进行热量传递，制冷剂的选择非常重要。
制冷剂需要具有合适的沸点和蒸汽压力，以确保系统能够按照设计要求工作。
常用的制冷剂有R22、R410a、R134a等。
在选择制冷剂时，还需要考虑制冷剂的环保性和能效等方面的特点。
2. 合理的系统结构热泵空调系统的结构一般分为室内机、室外机、冷媒管路和电气控制系统，其中室内机和室外机通过冷媒管路相连。
系统结构的合理设计能够提高系统的运行效率和稳定性。
在选择系统结构时，需要考虑空调的使用场景、制冷量和机型等因素。
3. 优化室内机的设计室内机是热泵空调系统的核心部件，它的设计直接影响系统的运行效率和使用效果。
室内机的设计应该考虑到空气流量、风口的尺寸、噪音等问题。
合理的室内机设计能够提高空调的制冷效果、降低噪音、提高使用舒适度。
4. 室外机的优化室外机是热泵空调系统的重要组成部分，它承担着压缩制冷剂、吸附散热的任务。
在室外机的设计中，需要考虑到散热效果、制冷能力和系统噪音等因素。
优化室外机的设计能够提高系统的耐久性和运行效率。
三、热泵空调系统的优化方案1. 采用高效制冷剂热泵空调系统的制冷剂直接影响系统的能效和环保性。
热泵空调系统的节能性能分析
热泵空调系统的节能性能分析空调在现代人的生活中，已经成为了一个必需品。
随着人们对品质生活的追求，空调的需求也越来越大。
同时，空调对环境的影响也越来越明显。
任何一款产品，都需要在实用性和环保性之间进行权衡。
为了满足市场的大众需求，不断研发的科学家，希望能够开发出既能满足使用要求，又能对环境造成最小的伤害的产品。
因此，热泵空调系统就应运而生。
热泵空调系统是一种能源利用高效的设备，它能够更好地控制温度和湿度，同时从体系中获取能量。
热泵的工作原理是将环境中的热量通过制冷剂的循环来转移，从而提供需要的热量或制冷量。
热泵空调系统由室外机、室内机、制冷剂管路和控制系统组成。
其中，室外机包括压缩机、换热器、膨胀阀和液体储罐，而室内机则包括管路、风机和过滤器等。
热泵空调系统相比于传统的空调系统，其节能性能更加出色。
具体来说，主要体现在以下几个方面。
首先，热泵空调系统是利用外界的能源，即空气或地热，进行工作的。
其余热能被冷凝释放到室外，并不对室内环境造成污染。
这种特点，使得热泵空调系统成为一种更环保的选择。
同时，传统的空调系统需要消耗大量的电量来提供热或冷，而热泵系统则只需要少量的电能，就可以从自然环境中获取更多的能量，从而更加节能。
其次，热泵空调系统的能效比（COP）要高于传统的空调系统。
能效比是指空调系统每消耗一定能量，产生的制冷或制热量的比值。
能效比越高，说明空调系统在相同的消耗下，提供的制冷或制热量更多。
热泵空调系统的能效比比传统的空调系统高出两倍以上，这意味着热泵系统作为一种节能环保的空调形式，具有得天独厚的优势。
最后，热泵空调系统采用了先进的控制技术。
通过先进的控制技术，热泵空调系统能够更加精确地控制温度和湿度，从而达到更加舒适的使用效果。
同时，热泵空调系统还可以根据实际需求进行智能调控，进一步提高节能效果。
总之，热泵空调系统是一种既能满足使用需求，又具有良好的环保性能的空调形式。
随着科学技术不断进步，热泵空调系统的节能性能将会进一步提高。
热泵空调系统的性能优化研究
热泵空调系统的性能优化研究随着人们对于室内环境愈加关注，空调系统成为了必不可少的一项家居设备。
而在中国的南方地区，热带季风性气候对于空调系统的需求更加强烈。
在这种情况下，热泵空调系统成为了越来越多用户的选择。
热泵空调系统不仅能够在夏季提供空调制冷，还能在冬季提供空调加热功能，实现了一机多用。
不过，尽管热泵空调系统有诸多优势，但是其性能仍有进一步优化的空间。
一、热泵空调系统简介首先，我们需要了解什么是热泵空调系统。
热泵空调系统是一种利用空气、水、地热等自然能源进行热交换的系统。
热泵空调系统可分为地源热泵、水源热泵和空气源热泵。
其中，空气源热泵最为常见，因其不需要铺设地下管道和水泵等设备，安装更加方便。
热泵空调系统的原理是将低温的环境热能经过热泵循环提升，达到可以供暖或制冷的温度。
根据热泵的循环方式，空气源热泵又可分为直流式和逆流式。
直流式热泵空调系统将室内换气机上下颠倒架设，将制热和制冷的循环变化到不同的半年里；逆流式热泵空调系统将一个热泵作为室内和室外通道，用于室内换气机和室外换气机的对接。
二、热泵空调系统的性能优化研究1. 热泵空调系统的运行状态监测为了进一步了解热泵空调系统的性能状况，需要对系统的运行状态进行监测。
通过监测空气源热泵空调系统的性能数据，可以对设备的运行状态进行实时监控，从而提高系统的使用寿命和性能表现。
2. 热泵储罐的容量设计对于热泵空调系统，储罐的容量设计直接关系到其性能表现。
因此，在设计热泵储罐的容量时，必须要注意其实际需要量。
一个合理的储罐容量不仅能够保证系统顺利运转，还能够保证系统的能效。
3. 热泵空调系统的工作温度控制热泵空调系统的性能受许多因素的影响，其中最主要的因素就是其工作温度。
因此，对热泵空调系统的工作温度进行控制，能够有效提高系统的效率。
为此，需要采用适合的控制方法，从而实现最佳使用效果。
4. 热泵空调系统的运行参数优化为了提高热泵空调系统的能效，热泵空调系统的运行参数应根据不同的热交换介质和环境条件进行优化。
一种热泵储能装置的实验分析
一种热泵储能装置的实验分析热泵储能装置是一种能够将热能转换为电能的设备，它在热能接收器中接收低温度的热能，通过蒸发器进行制冷，然后利用压缩机提取低温度下的热能，将其冷却并储存，最后通过膨胀阀将储存的低温度热能转化为电能输出。
本文就对一种热泵储能装置进行实验分析，探究其储能性能特点和优化方法等。
一、实验装置及过程本文采用的热泵储能装置主要包括热水箱、压缩机、换热器、膨胀阀等组成。
实验过程中，将可控的电源提供电能给压缩机和膨胀阀，通过操作控制系统实现对热泵储能装置的控制。
首先，将热水箱的水温调节至40℃，同时将压缩机和膨胀阀开启，开始储能过程。
储能时间为120 分钟。
实验过程中我们对压缩机的工作状态进行了记录。
在第10 分钟时，压缩机的工作状态进入了制冷阶段，此时工作温度下降，并且制冷量开始增加。
在第50 分钟时，储存的能量达到了最大值，此时热泵储能装置达到了稳定状态。
在储能过程结束后，我们关闭了压缩机和膨胀阀，并且对储存的热能进行了测量和分析。
二、实验结果分析在储能过程中，热泵储能装置实现了将低温度的热能转化为电能的目的。
我们对储存的热能进行了温度和功率曲线的绘制和分析。
1.温度曲线分析如图1 所示是储存过程中热水箱的温度变化曲线，可以看出在储能初期，水温逐渐升高。
经过10 分钟后，水温开始快速下降，表明压缩机启动进入了制冷过程。
在制冷的过程中，水温持续下降，50 分钟后达到了最低点。
之后，水温开始缓慢升高，最终趋于平稳。
可以看出储存的热能是被有效地保存下来并且得到了良好的利用。
2.功率曲线分析如图2 所示是储存过程中热泵储能装置的功率变化曲线，其变化与温度变化相似。
在储能初期，功率逐渐升高，之后进入了较长的制冷过程，峰值功率达到了1700W，表明装置在制冷过程中有效地储存了大量的热能。
之后，设备开始徐徐回暖，功率缓慢下降。
最终功率趋于平稳。
功率曲线表明了我们的热泵储能装置具备良好的储能性能，能够将低温度热能转换为电能。
热泵空调系统的性能分析及应用研究
热泵空调系统的性能分析及应用研究第一章：概述热泵是一种利用热力循环、吸收外界温度的低品质热能转换为高品质热能的装置。
热泵空调系统通过调节室内外空气温度差异，实现空气调节和热水供应。
本文将对热泵空调系统的性能进行分析和应用研究。
第二章：热泵空调系统的原理热泵空调系统所采用的制冷剂，在室内外不同温度区域内完成从低品质热能到高品质热能的转换。
其内部包含压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等主要部件。
制冷剂在蒸发器内吸收室内的热能，化为气态；接着，由压缩机进行压缩，变成高温高压气体，经过冷凝器放出热能，之后由膨胀阀降温降压，循环进行。
第三章：热泵空调系统的性能参数分析3.1 系统效率系统效率指热泵空调系统在一定条件下输出功率与输入功率之比，即热功率输出值/电功率输入值。
理论上，系统效率越高，表示系统利用低品质热能转化为高品质热能的能力越强。
而系统效率的计算需要考虑制冷剂的种类、环境温度、系统压力、工作状态等多种因素。
3.2 制热量和制冷量制热量和制冷量是衡量系统能力的关键指标。
在实际应用中，在不同的环境条件下，系统的制热量和制冷量也会有所不同。
3.3 能效比和COP能效比是指热泵空调系统在制热或制冷时所产生的能量输出和所消耗的能量之比，能效比越高，表示系统利用低品质热能转化为高品质热能的效率越高。
COP（Coefficient of Performance）也是一个重要的系统性能参数，指制冷或制热时所需的功率和系统输出的热量之比，同样可以反映系统的效率。
第四章：热泵空调系统的应用研究4.1 室内温度控制在室内温度控制方面，热泵空调系统可以通过调节室内外空气温度差异，实现空气调节和热水供应。
此外，采用变频技术还可实现更精准的室内温度控制，提升用户体验。
4.2 节能环保热泵空调系统实现了低品质热能的转化和回收利用，采用绿色环保的制冷剂，并具有较好的能源利用效率。
在一定程度上，能够实现节能环保的效果。
4.3 应用领域拓展除了在住宅、商业和办公等领域应用之外，热泵空调系统还可以在其他领域进行应用拓展，例如：制药、食品加工、化工和农业等。
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文章编号:ISSN 1005-9180(2009)03-0028-05Ξ一种新型家用热泵型蓄能空调系统分析盛 健,周志钢,吴兆林,虞海峰,郝玉影(上海理工大学制冷技术研究所,上海200093)[摘要]随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高,城镇用电量不断的增加,电力峰谷差不断扩大,特别是居民空调的普及,加剧了供电的峰谷矛盾。
冰蓄冷空调技术具有明显的移峰填谷效果,同时也可减少电费支出。
本文根据家用中央空调的特点,将家用VRV 多联机空调系统和冰蓄冷有机结合,提出了一种小型家用热泵型蓄能空调系统。
介绍了本系统的流程、6种运行模式,并就蓄冷、蓄热对机组性能的影响做了计算分析。
[关键词]家用蓄能空调;盘管蓄能;大温差过冷;吸气过热,[中图分类号]T U 831;T Q05115 [文献标识码]AAnalysis of A New H eat Pump R esidential Thermal -storage Air ConditioningSHENGJian ,W U Zhaolin ,ZH O U Zhigang ,Y U H aifeng ,H A O Y uying(Institute o f refrigeration techn ol og y and engineering ,University o f Shangh ai for Science and T echn ol og y ,Shanghai 200093,Ch ina )Abstra ct :W ith the development o f our country ’s econ omy and people ’s living s tand ard 1E lectricity consum ption o f t owns isincreasing cons tan tly and the difference between peak and valley is streng thened ,es pecially the popularization of res iden tial air condition ings 1Ice -storag e techn olog y has obvi ous removing peak l oad and filling v alley load effect ,so this techn ology is given encourage and supports of g overn ment and electric po wer department 1Th is article designed a new kind o f th ermal -st orage resi 2dential air conditionings ,and discussed the 6modes of w ork ing ,and analys is the impact of th e thermal -storag e 1K eyw or ds :Residential thermal -s torage air cond itioning ;T hermal -storage tank ;L ow temperature sub -cool ;Sucti on gas sub -heat1 引言 自改革开放以来,我国的经济取得了飞速的发展,综合国力和人民生活水平有了很大提高,电力需求也越来越大。
随着空调器的使用越来越普及,空调设备的能耗在国民经济总能耗中的比重已接近30%。
由于空调耗电主要集中在夏季温度较高的时间区间内,夜间需求则显著降低,从而造成用电高峰与低谷间的负荷差拉大。
采用蓄能技术可以将低谷电以冷(热)量的形式蓄存起来,在高峰时释放,可以利用低谷电又减少高峰时电的需求量[1]。
国内外对大型蓄冷空调设备的研究很深入、设备齐全,而对小型蓄冷空调设备研究很少。
日本结合本国空调装置经常设在屋顶的现实,在进一步发展整体式冰蓄冷式空调系统的基础上,将蓄热槽和制冷用热泵机组装在一起而实现小型化。
国内近年来也开始注目小型蓄冷空调的研究。
其中天津大学在自然科学基金的资助下建立试验台,对小型蓄冷系统进行选型匹配并进行了初步运行试验,采集了相关数据。
经分析得出,在北方小型蓄冷空调系统在100m 2的住宅内很有推广价值,而且随着峰谷电价差的加大会更加明显。
随着地域向南推移,由于空调的使用时间长(每年约有6个月),投资回收期将进一步缩短[2]。
Ξ收稿日期;修回日期 资助项目上海市重点学科建设项目(S 353) 作者简介盛健(5),男,硕士研究生,从事制冷与空调技术研究。
j @63:2009-4-7:2009-4-28:00:198-E -m ail :s hvac 蓄冷空调系统对制冷空调季节的电力移峰填谷作用明显,而冬季却无能为力,这使得该系统的能力不能最大程度的发挥,且在冬季蓄冷槽中的水的结冰问题还需要解决。
本文为了解决上述问题,设计了一种新型热泵型蓄能空调,夏季低谷电时蓄冷、冬季低谷电时蓄热,所蓄的冷热量分别用来制冷剂的过冷或过热,以实现本系统独有的功能[3～4]。
2 系统方案本热泵型蓄能空调系统主要由热泵机组和蓄能桶组成,如图1所示。
它由室外机组、室内机组、蓄能桶以及铜管组成。
热泵型蓄能空调系统可以实现蓄冰、融冰过冷、蓄热、释热、常规制冷和热泵6种运行模式。
在夏季,蓄能桶利用晚上廉价电力蓄冰,在白天空调运行时,用于制冷剂的过冷,增加了过冷度,从而提高制冷能力和性能系数。
当房间空调负荷较小时,又可以实现不经过蓄能设备,直接进行常规空调运行。
在冬季,蓄能桶中贮存热水,在释热运行将这部分热量供给回到压缩机的制冷剂气体,提高吸气温度,从而解决了冬季由于蒸发温度降低而导致系统制热量衰减的问题。
系统工作过程见表1。
A -四通换向阀B -涡旋压缩机C -冷凝器D -气液分离器E -储液器F -蓄能桶H ,G-室内蒸发器 1,2,9,10-电子膨胀阀 3,4,5,6,7,8-电磁阀图1 蓄能空调系统简图表1 不同工况下阀门状态状态12345678910常规制冷旁通全闭关关开关关节流节流蓄冷旁通节流关关关关开融冰制冷旁通全闭开关关开关节流节流常规热泵节流全闭关关开关关全开全开蓄热节流全闭开关关开关全开全开释热节流节流关开开关关全开全开 注表中空白处表示此阀状态可不考虑。
:3 制冷剂的选取制冷剂选取的一般原则[5]是:(1)具有环境可接受性。
所选制冷剂的ODP 与G WP值必须是零或尽可能小。
如果有必要采用O DP值或G WP值大于零的制冷剂,那么必须尽量减少充注量。
(2)热力学性质满足指定的要求、能量效率高。
制冷剂在给定的工况下进行制冷循环时,有较好的循环特性,包括单位容积制冷量和单位质量制冷量较大,压力和压比适中,排气温度不过高,等熵压缩的比功小,制冷系数较大等。
(3)制冷系统的运行安全可靠。
制冷剂的化学稳定性和热稳定性好,对机组的材料和润滑油相容,无毒、无刺激性气味等。
(4)价格恰当,方便购买。
鉴于以上原则和本机组的运行条件,选用绿色制冷剂HFC134a。
4 蓄冷对空调性能的影响411 理论分析[7～8]在晚上蓄冷运行时,由于蒸发温度降低,系统的COP会有所降低,当然晚上运行时冷凝温度也会降低,因此会部分抵消蒸发温度降低而引起的COP的降低。
影响蒸发温度的主要因素是结冰厚度:冰层越厚,蒸发温度越低,耗电越多。
但冰层太薄,则必然要增加蓄冰设备的换热面积,初投资增加,因此要根据经济技术要求来控制制冷系统的最佳蒸发温度和结冰厚度。
由于在制冷过程中采取制冷机过冷方案会增加蒸发器进出口的焓差(即单位制冷量增加),同时压缩机比功不变,因而从理论上讲,过冷必然会提高COP。
蒸气压缩式制冷系统中,受到冷却介质温度的影响,冷凝器对制冷剂的过冷能力有限,通常在冷凝器出口的过冷度只有3～5℃。
如果制冷剂在单独设置的储液器和液体管中吸热,其过冷度可能就几乎消失,膨胀阀的运行环境随之恶化。
采用大过冷度制冷循环不仅可以改善膨胀阀的运行环境,而且还能增加单位制冷量和性能系数,本系统中,蓄能桶释冷时,蓄冷桶相当于一个过冷器,用来大幅度提高制冷剂的过冷度,从而改善机组的性能,增加单位制冷量,减少空调在用电高峰时的耗电量,节省电费。
释冷时系统在压-焓图上表示见图2。
1-2-3-4-1为常规循环;1-2-3′-4′-1为过冷循环。
图2 过冷循环lgP-h图 CO P过冷=h1-h4′h2-h1=(h1-h4)+(h4-h4′)h2-h1 =COP常规+c′△Th2-h1(1) △q=(h1-h4′)-(h1-h4) =h4-h4′=c′△T(2)式中:c′-液体的平均比热容;△T-过冷度;△q-过冷度引起的单位制冷量的增加量。
对比两个循环以及上述公式可以看出,过冷时制冷剂的单位制冷量和性能系数都有所增加。
制冷系数提高的数值等于c′/(h2-h1)与△T的乘积。
因此,过冷度越大,循环的制冷系数提高的越多。
当然,如果制冷剂在冷凝器中产生的过冷是以冷凝温度的提高或冷却介质温度降低为代价的,那么这在某种程度上将抵消因制冷剂液体过冷提高的C OP[8]。
412 HFC134a过冷运行特性在不同的冷凝温度、蒸发温度和过冷度的情况下,对HFC134a进行模拟计算,得出在不同的过冷度情况下,性能系数O的变化规律,如图3所示。
其中蒸发温度为T=5℃、℃,等熵系数为15,过冷度范围为～5℃,过热度为℃。
C P10070010分析结论:过冷度不同对制冷剂性能的影响主要表现为:(1)单位制冷量。
过冷度每增加1℃所引起的单位制冷量的增加率约为1%(计算过冷度范围0～50℃)。
但是过冷度越大,过冷度再增加1℃引起的单位制冷量增加量稍有减少。
冷凝温度相同时,单位质量制冷量随过冷度增加速度是相同的,换言之就是过冷度的变化引起的单位制冷量的变化速度与蒸发温度无关。
(2)性能系数。
过冷度越大,过冷度增加1℃引起的制冷系数增加速度稍有减慢。
蒸发温度相同时随温度冷凝温度的增加性能系数增加速度减慢。
(3)大温差过冷制冷循环大多提供35%的制冷量。
以常规空调机组标准工况(蒸发温度:2℃,过热度:5℃,冷凝温度:50℃,过冷度:3℃)下的单位制冷量为基准,单位制冷量增加35%所需要的过冷度各制冷剂有所不同,经计算得出HFC134a 所需过冷度为40℃,COP 为4157。
图3 不同蒸发温度下HFC134a 性能系数与过冷度的关系5 蓄热对热泵性能的影响在冬季,随着室外温度的下降,热泵循环中的蒸发温度和蒸发压力也下降。
于是,压缩机的吸气压力也会下降,吸入制冷剂的密度减小,压缩机的实际单位时间质量排量减小,其产热量自然会降下来。