多能互补的吸收式热泵用于宽温区冷热兼供系统研究

作     者：鹿丁 刘子健 申涛 陈润东 公茂琼 

作者机构：中国科学院理化技术研究所 中国科学院大学 

出 版 物：《制冷学报》 (Journal of Refrigeration)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主　　题：吸收式热泵 多能互补 冷热兼供 可再生能源 碳减排 

摘      要：在“碳中和背景下，实现集中式冷热管网无法覆盖的分布式区域的低碳冷热兼供，具有重要的现实意义。提出一种基于吸收式热泵的冷热兼供系统，利用光热、地热、余热、生物质和空气能等多种清洁、可再生能源，实现-20～90℃宽温区冷热兼供，适用于乡村、城镇、工业园等分布式区域。基于Aspen构建了系统模型，并搭建了一套原理样机。样机利用真空管集热器捕集光热能，并引入天然气补燃平衡光热负荷波动；通过载热/载冷介质循环及阀组切换，利用单套吸收式热泵及室外冷热一体机，拖动多套室内供热/供冷末端。原理样机在济南进行了环境测试，整个测试期间光热占比可达35%。通过燃气比例调节，实现全天候稳定供能；通过液位控制，实现了大范围的浓度调节，使样机能在更宽的温度范围内高效运行。研究发现：当冷却水温度在30～20℃变化时，-20℃制冷COP为0.30～0.43,7℃制冷COP为0.70～0.78，当蒸发温度在-15～20℃变化时，45℃供热COP为1.40～1.90,80℃供热COP为1.35～1.56。结果表明：通过引入太阳能热驱动和空气能回收，该系统可再生能源比例超过50%；相较燃气壁挂炉和电空调的传统方式，新型系统全年运行费用降低54%，碳排放降低44%，具有巨大的应用潜力。