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补气增焓准二级压缩空气源热泵理论最佳除霜量研究

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太阳能学报 2024年第7期45卷 407-414页

作者：刘向龙杨浩罗宸胡广刘泽澎周茂军湖南工程学院建筑工程学院(北院) 湘潭411104 湖南尊丰机电科技有限公司怀化418000

为解决能源浪费的问题,通过引入相关结霜模型进行理论分析,结合实验数据得出“理论最佳除霜量”的半经验公式。为验证该公式有效性,针对某厂家的补气增焓准二级压缩空气源热泵进行不同工况下:空气相对湿度65%、70%、80%,对应的空气干球... 详细信息

为解决能源浪费的问题,通过引入相关结霜模型进行理论分析,结合实验数据得出“理论最佳除霜量”的半经验公式。为验证该公式有效性,针对某厂家的补气增焓准二级压缩空气源热泵进行不同工况下:空气相对湿度65%、70%、80%,对应的空气干球温度-4~4℃的温度区间的实验测试。通过测试不同状态下的实际除霜量与“理论最佳除霜量”的半经验公式计算的理论除霜量进行比较,发现两者相对误差较小,保持在±10%以内,该公式对霜层后期的预测值较为准确,可作为设计补气增焓准二级压缩能够空气源热泵融霜时间控制的基准。

关键词：空气源热泵补气增焓除霜传热特性最佳除霜量结霜模型

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补气增焓低温多联机制热性能实验研究

制冷学报 2021年第2期42卷 107-117页

作者：宋培刚余鹏飞代文杰颜华周广东TCL智能暖通设备有限公司中山5128001 南京工程学院能源与动力工程学院南京211167

低温空气源热泵产品普遍采用中间补气技术解决空气源低温多联机在低温环境中能力衰减严重的问题。本文研究了低温多联机中间补气增焓系统,通过多联机性能实验测试对系统压力、温度等参数进行测试,并对测试数据进行拟合分析,确定了补气... 详细信息

低温空气源热泵产品普遍采用中间补气技术解决空气源低温多联机在低温环境中能力衰减严重的问题。本文研究了低温多联机中间补气增焓系统,通过多联机性能实验测试对系统压力、温度等参数进行测试,并对测试数据进行拟合分析,确定了补气增焓技术的控制要素:流经室外换热器的制热主路制冷剂的质量流量与状态是多联机补气增焓控制中的主要因素;中间补气增焓支路制冷剂干度越接近1,制热效果越好,因此保证压缩机补气口制冷剂饱和蒸气态可以作为低温多联机制热控制的重要参数;而由吸排气压力计算的理论最佳增焓压力不具有普适性,不能作为低温多联机补气增焓的有效输入项参数控制。

关键词：多联机补气增焓补气压力过热度制冷剂流量

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机载补气增焓制冷系统动态仿真模型

化工学报 2021年第5期72卷 2484-2492页

作者：孙浩然吕中原吴成云胡海涛中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海201210 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

补气增焓制冷系统具有系统能效比高、运转费用低等优势,被广泛应用于现代飞机的环境控制系统中。为了指导系统的设计与控制,开发了机载补气增焓制冷系统的动态性能仿真模型,并开展了实验验证。通过将补气压缩机工作过程分解,建立了基于... 详细信息

补气增焓制冷系统具有系统能效比高、运转费用低等优势,被广泛应用于现代飞机的环境控制系统中。为了指导系统的设计与控制,开发了机载补气增焓制冷系统的动态性能仿真模型,并开展了实验验证。通过将补气压缩机工作过程分解,建立了基于物理机理的补气压缩机显式计算模型;通过制冷剂相区划分,建立了蒸发器和冷凝器的移动边界模型;并开发了基于质量引导的系统动态求解算法。实验验证表明,模型能够准确反映系统压力和温度的动态变化趋势;在系统动态响应时间内,模型对于系统压力和温度的时均预测偏差分别为2.55%和-3.29℃。

关键词：补气增焓制冷动态仿真算法

基于PVT集热/蒸发器的补气增焓热泵性能分析

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太阳能学报 2022年第6期43卷 138-144页

作者：寿春晖姚剑郑思航彭浩赵耀代彦军浙江浙能技术研究院有限公司杭州310001 浙江省太阳能利用及节能技术重点实验室杭州310001 上海交通大学机械与动力工程学院太阳能发电与制冷教育部工程研究中心上海200240

传统直膨式太阳能辅助热泵系统在低温环境适应性欠佳,影响其在寒冷地区使用,通过采用补气增焓技术可以有效提高其低温条件下的供热能力。以所提出的采用PVT集热/蒸发器的补气增焓热泵系统为研究对象,计算分析环境条件、太阳辐射强度、... 详细信息

传统直膨式太阳能辅助热泵系统在低温环境适应性欠佳,影响其在寒冷地区使用,通过采用补气增焓技术可以有效提高其低温条件下的供热能力。以所提出的采用PVT集热/蒸发器的补气增焓热泵系统为研究对象,计算分析环境条件、太阳辐射强度、注入蒸汽质量流量对该热泵系统性能的影响。研究结果表明:当环境温度为-10℃,太阳照强度为500 W/m时,性能系数(COP)可达4.3,比使用补气增焓(VI)循环的空气源热泵(ASHP)系统高63.6%。以当量热价(LCOH)作为指标与其他3种供热系统进行比较,所提出的系统经济性也具有一定的优势,可为补气增焓热泵系统在寒冷气候地区的应用提供新思路。

关键词：补气增焓光伏光热直膨式太阳能热泵

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制冷剂充注量对补气增焓热泵系统的影响

制冷学报 2022年第6期43卷 114-120页

作者：石含郑文科姜益强王菲哈尔滨工业大学建筑学院哈尔滨150090 寒地城乡人居环境科学与技术工业和信息化部重点实验室哈尔滨150090 北控晋安新能源科技发展(北京)有限公司北京100084

补气增焓式空气源热泵因在低温环境下运行能效高的优势在我国寒冷地区具有较大应用潜力,本文实验研究了在环境温度为-12℃时,制冷剂充注量对额定制热量为130 kW的补气增焓式空气源热泵机组能效及运行参数的影响。结果表明:随着制冷剂充... 详细信息

补气增焓式空气源热泵因在低温环境下运行能效高的优势在我国寒冷地区具有较大应用潜力,本文实验研究了在环境温度为-12℃时,制冷剂充注量对额定制热量为130 kW的补气增焓式空气源热泵机组能效及运行参数的影响。结果表明:随着制冷剂充注量由19 kg增至25 kg,压缩机吸气温度、压力分别在-13.7~-11.0℃与0.305~0.320 MPa范围内呈下降趋势但存在波动,排气压力缓慢增加5.6%,制热量及压缩机功率稳定增长,系统能效逐渐增加;充注量增至25 kg后,压缩机运行状态变差,排气温度增加11%,排气压力增加13.6%;充注量为26 kg时,系统COP达到峰值为2.12,相比充注量为19 kg时增加14.6%,随着充注量由26 kg增至28 kg,COP缓慢下降。

关键词：空气源热泵补气增焓制冷剂 R410A

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补气增焓热泵系统特性及循环构型优化研究

补气增焓热泵系统特性及循环构型优化研究

作者：曹浩宁郑州轻工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国能源供应形势的日益紧张,空气源热泵因其安装要求低和节能源效果突出等特点,展现出明显的竞争优势。在极端气候条件下,补气增焓技术更是通过构建准二级压缩和增大循环流量,有效解决低温工况下空气源热泵出现的制热量急... 详细信息

近年来,随着我国能源供应形势的日益紧张,空气源热泵因其安装要求低和节能源效果突出等特点,展现出明显的竞争优势。在极端气候条件下,补气增焓技术更是通过构建准二级压缩和增大循环流量,有效解决低温工况下空气源热泵出现的制热量急剧下降与压缩机排气温度过高等问题。然而,在补气增焓热泵系统性能优化的研究中,基于理论模型推导出的使COP最大化的最佳中间压力值,与实测值存在明显偏差,不宜作为有效输入控制参数。此外,补气增焓热泵系统受限于空气焓值和压缩机耗功等因素,整体的性能提升范围有限。为解决上述问题,本文以系统实验台的搭建作为研究分析的起点,对补气增焓热泵热水器系统特性展开实验研究和仿真分析,并结合太阳能热利用技术对其循环构型进行优化研究,以期提高系统的制热性能。本文主要研究内容和成果如下:（1）在现有补气增焓热泵热水器系统的基础上,引入变频驱动技术,实现室外侧风机和压缩机的变速调节。同时,通过采用集成控制器调节两个电子膨胀阀的开启比例,实现了对压缩机吸气过热度的自动调节以及中间补气参数的精确设定。依据GB/T 23137-2020《家用和类似用途热泵热水器》标准,制定实验方案,探究不同运行工况下,中间补气参数对补气增焓热泵热水器系统性能的作用规律。（2）基于补气增焓热泵系统实验台,分析补气过热度和环境温度对系统制热性能的影响。结果表明,在最小运行工况和低温运行工况下,补气过热度均随着中间补气压力的增大而减小,并使得补气增焓量大致呈现先增后减的变化趋势。当补气过热度首次降至0附近时,系统制热COP最佳,分别为3.64和2.62。（3）采用Dymola软件构建描述补气增焓热泵热水器系统热力学循环过程的仿真模型,并在与实验工况保持一致的条件下开展模拟研究。通过对比仿真结果与实验数据,验证了模型预测系统性能变化的准确性,误差均在10%以内。进一步研究发现,系统制热能效与补气增焓量之间呈现出显著的关联性。具体而言,当补气支路制冷剂状态趋于饱和时,低温工况下的最佳制热COP相较于最小运行工况的降低34.2%,与此同时补气增焓量减少34.4%。（4）结合直接膨胀式太阳能热泵技术,构建太阳能辅助补气增焓热泵热水器系统,对比分析太阳能热利用技术对低温热泵系统的提升潜力。研究结果表明,当光照辐射强度从100 W/m2增加到700 W/m2,太阳能辅助补气增焓热泵系统的制热COP从3.06增加到3.88,增幅达26.8%。相较补气增焓热泵系统,其制热COP提高32.8%。在一般光照辐射条件下,可通过利用太阳能进一步提高补气增焓热泵系统的性能潜力,且当光照辐射强度较高时,优势更明显。

关键词：补气增焓热泵补气过热度动态模拟太阳能

采用干工质的补气增焓高温热泵循环热力学分析

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制冷学报 2024年第6期45卷 41-49页

作者：刘佳昕陈健勇陈颖罗向龙梁颖宗何嘉诚杨智广东工业大学材料与能源学院广州510006 广东省功能软凝聚态物质重点实验室广州510006

利用高温热泵回收工业余热具有巨大的节能潜力。高温热泵要求高临界温度,可选工质以干工质居多,但干工质从饱和气相开始压缩时,压缩过程在两相区,带来液击风险,不利于压缩机和高温热泵运行。提出了2种改进的补气增焓热泵循环(循环A和循... 详细信息

利用高温热泵回收工业余热具有巨大的节能潜力。高温热泵要求高临界温度,可选工质以干工质居多,但干工质从饱和气相开始压缩时,压缩过程在两相区,带来液击风险,不利于压缩机和高温热泵运行。提出了2种改进的补气增焓热泵循环(循环A和循环B),以Isohexane、R1336mzz(Z)和R1233zd(E)为工质,分析了压缩机等熵效率、蒸发温度和冷凝温度对最小过热度及热泵性能的影响。结果表明:对于循环B,蒸发温度自50℃升至80℃,对于R1336mzz(Z),COP最高可提高2.56%,VHC(单位容积制热量,volumetric heating capacity)最高可提高3.18%;对于R1233zd(E),COP最高可提高0.44%,VHC最高可以提高0.54%。循环A对等熵效率的适应性较好;对于循环B,当等熵效率超过0.6时,不宜采用Isohexane作为工质,而当等熵效率超过0.95时,R1336mzz(Z)也不宜采用。

关键词：高温热泵干工质补气增焓最小过热度

电动汽车补气增焓型热泵系统低温制热性能研究

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流体机械 2021年第10期49卷 7-14页

作者：刘明康苏林方奕栋余军朱信达上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

试验研究了电动汽车补气增焓型热泵空调系统在低温(5~-20℃)运行时的制热性能,研究室外环境温度和压缩机转速对系统制热性能参数和主要零部件运行特性的影响,并与传统热泵系统进行对比。结果表明:补气增焓技术可以有效解决热泵系统低温... 详细信息

试验研究了电动汽车补气增焓型热泵空调系统在低温(5~-20℃)运行时的制热性能,研究室外环境温度和压缩机转速对系统制热性能参数和主要零部件运行特性的影响,并与传统热泵系统进行对比。结果表明:补气增焓技术可以有效解决热泵系统低温下制热性能衰减和压缩机排气温度过高两大问题,但随着室外环境温度的升高,补气增焓的提升效果逐渐降低;在-20℃,4000 r/min工况下,传统热泵系统制热量为1.93 kW,COP为1.5,压缩机排气温度为104.2℃;开启补气增焓后,相对补气量为22%,系统制热量提升至2.56 kW,增幅33%,COP提升至1.88,增幅25%,排气温度降至72.6℃,降低了31.6℃。

关键词：电动汽车补气增焓排气温度经济器性能

基于补气增焓技术的太阳能—空气源复合热泵系统性能研究

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基于补气增焓技术的太阳能—空气源复合热泵系统性能研究

作者：张展中原工学院

学位级别：硕士

我国北方地区冬季清洁取暖比例低,是导致雾霾、酸雨等环境污染问题的重要原因之一,因此加快清洁能源的开发与利用迫在眉睫。空气源热泵以其节能环保的优点迅速成为解决清洁能源开发利用的有效手段之一,但是常规空气源热泵制热性能会随... 详细信息

我国北方地区冬季清洁取暖比例低,是导致雾霾、酸雨等环境污染问题的重要原因之一,因此加快清洁能源的开发与利用迫在眉睫。空气源热泵以其节能环保的优点迅速成为解决清洁能源开发利用的有效手段之一,但是常规空气源热泵制热性能会随着室外环境温度的降低而下降,在寒冷地区不能满足用户的供暖需求,影响用户的热舒适性。为解决上述问题,本文将补气增焓空气源热泵与太阳能-空气集热器耦合,搭建了基于补气增焓技术的太阳能空气源复合热泵试验台。室外空气经过太阳能-空气集热器加热之后直接被送至复合热泵机组室外机处,提高机组的蒸发温度,从而提高机组的制热性能。为简化实验操作,模拟了太阳能-空气集热器的运行特性,根据模拟结果制作加热装置,通过加热装置向室外蒸发器输送热风以达到与使用太阳能-空气集热器相同的效果;为确定复合热泵机组连接装置的最佳送风方式,模拟了上送风、下送风、后送风和风罩送风四种送风方式,通过比较分析最终确定风罩送风为最佳的送风方式并制作风罩装置。搭建了复合热泵系统试验台,设置实验方案,通过改变室外环境温度、热风温度以及风量等参数,对复合热泵系统进行性能探究。通过实验数据分析可得以下结论:(1)复合热泵系统制热性能受太阳辐射强度影响大,在以哈尔滨冬季典型气象日气象条件为实验工况的实验中,复合热泵机组制热量与COP最大值均出现在当天太阳辐射强度最大时刻12:00时,此时复合热泵系统制热量与COP相较于常规EVI空气源热泵系统提高了24.88%和12.53%。(2)当热风风量恒定时,随着加热装置输送的热风温度的提高,复合热泵系统的制热量与COP均呈现先上升后下降的趋势。在热风温度对系统性能影响的实验中,风量为200m/h,热风温度为40℃时,复合热泵系统的制热量与COP最大,系统制热性能最好。(3)通过控制加热装置加热功率恒定,改变风机风量,探究热风风量对系统性能的影响,试验结果表明随着风机风量的增加,复合热泵系统的制热量与COP均是先增加后减小,通过调节风机风量,可使复合热泵系统的运行效果更佳。(4)系统加装风罩装置后,制热量增幅为2.78%～5.52%,COP增幅为3.92%～9.12%;采用风罩送风形式,可以有效的降低排气温度与排气压力,提高复合热泵系统运行稳定性与安全性,且随着室外温度的降低,加装风罩装置后的复合热泵系统性能优势更加明显。

关键词：补气增焓热泵耦合系统制热量系统性能