复合低温热源热泵机组的应用研究_secret

地下水渗流对地埋管换热器传热的影响 复合低温热源热泵机组的应用研究 摘要 为扩大空气源热泵热水机组的应用范围，进一步提高其能效比，采用理论 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 与实验研究相结合的方法，研究开发了复合低温源热泵供热空调机组。理论分析和初步的实验测试结果表明：所研发的机组具有应用范围广，能效比高的特点，在可资利用的热水制备装置中，具有很强的市场竞争力。 关键词 热泵 供热空调 复合低温源 1 研究背景 传统的生活用热水装置通常采用电锅炉、燃油或燃气锅炉等。这些装置的热效率低，一次能源消耗量大，不利于节能与环境保护。空气源热泵热水机组利用空气中的低品位热能，能效比较高，安装使用方便，在我国南方地区初步得到应用。但空气源热泵的结霜问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 以及结霜后供热能力的下降现象，使空气源热泵的应用范围及其能效比的提高受到制约。近年来国际上对空气源热泵热水机组的使用范围和提高其能效比进行了大量研究，使产品的应用范围不断扩大，能效比进一步提高。空气源热泵热水机组的制造、推广和应用在我国处于研究应用阶段，相关的研究还不是很完善。因此使空气源热泵机组应用地区北移，进一步提高能效比以及针对供热模式如何合理、高效地解决除霜问题还需做深入研究。 我国具有巨大的建筑市场，与世界上相同纬度的地区相比，气候条件较差，随着经济发展、生活水平提高，给供热行业带来了极大的商机。我国能源形势并不乐观，以及从保护环境角度出发，提高供热热泵机组的能效比，进一步扩大其使用范围，这是建筑节能工作重要的一部分，具有十分重要的现实意义。近年来国内外对空气源热泵热水机组的使用范围和提高其经济性研究较多，使产品的应用更加广泛。比如，结霜特性的理论与实验研究，融霜技术的开发与研究，特别是我国冬季高湿地区，提出了对策及措施。从节能角度，也开始了季节性能的理论研究及提高季节能效比有效方法的研究。 空气源热泵在国外70年代得到较大的发展，日本、瑞典和法国等国家生产了以室外空气为热源的小型家用热泵。英国和德国开发了与商业和公共建筑的热回收相结合的大型热泵装置。整个80年代，新住宅及新公寓的建造，以及人们全年对热水的低成本需求，大大刺激了单元式空调机与热泵的销售量。 本文所研究的复合低温源热泵供热空调机组，利用空气、大地、太阳能及地下水作为低温热源，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40～70℃的热水，提高能效比，扩大机组应用范围；另一方面，充分利用热泵制冷时的余热制取生活用热水，提高能源利用效率及热泵的综合性能系数。因此本文所研究开发的空气源、太阳能等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，将成为中小型供热空调系统的有很强竞争力的选择 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 2 技术原理 2.1空气源热泵 传统的生活用热水装置通常采用电锅炉、燃油、燃气锅炉或家用电热水器、燃气热水器及太阳能热水器等。这些装置的热效率低，一次能源消耗量大，不利于环境保护。太阳能热水器初投资较高，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的应用。 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；通常所说的热泵则以得到较高温度的热量为目的（参见图1）。可见，热泵技术是一门成熟的技术。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。 2.2复合低温源热泵热水机组 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四分之一。复合低温源可最大限度的提高热泵的能效比，扩大其使用范围和区间。 复合低温源热泵热水机组主要有空气源热泵制热循环、太阳能制热循环和热水循环系统组成（参加图2）。当太阳能集热板的制热能力能够满足热用户的需要时，空气源热泵不运行。当前者不能满足热用户需要时，空气源热泵开始运行。复合热泵热水机组用空气源热泵作为太阳能热水器出力不足时的补充，取代了传统的太阳能热水器用电辅助加热的方法。显而易见，用空气源热泵制取热水的能效比将是直接用电加热的3～5倍。另一方面，在无太阳能可利用的夜间或地区，空气源热泵将是制取热水的主要热源。 复合低温源热泵热水机组，主要技术优势在于利用太阳能加热热水扩大空气源热泵的使用范围，同时提高整个系统的性能系数。另一方面，用空气源热泵作太阳能热水器供热不足的补充，要比直接用电作太阳能热水器的辅助热源要好得多，即耗电量低，性能系数高。 2.3 热泵供热空调机组 复合低温源热泵热水机组，在夏季制取热水时，主机要向室内（外）排放大量冷量，热泵供热空调机组则是在热泵热水机组的基础上，在制取热水的同时，冷却空调房间空气，利用制热时产生的余冷，从而达到加热热水与冷却空气同步，机组能效比显著提高，节能效果非常明显。 热泵供热空调机组与热泵热水机组及传统空调在结构、制冷剂工作点等方面都有较大的不同。本项目提出了适合热泵供热空调机组的设计及各换热器的设计选型方法；设计、试制、调试热泵供热空调机组样机。主要包括热泵主机的结构设计、各种换热器的选择及结构设计、传热的强化等；样机的各种运行参数的测定；主机及其系统的优化设计等。 机组由室内机、室外机、加热水箱三部分构成。室内机包括蒸发器（冷凝器）、风扇；室外机包括压缩机、毛细管、储液器、冷凝器（蒸发器）、风扇以及控制设备；加热水箱为内置冷凝盘管的保温水箱。参见图1。 与传统热泵主机不同，该机组配有两个四通阀、三套毛细管，构成三种循环： （1）室内机与室外机联合运行时，为传统的热泵型空调运行方式； （2）室内机与热水冷凝器联合运行时，可同时达到向室内供冷以及制取热水的双效功能。当水箱温度达到设定值时，设在水箱内的温度传感器将信号传给控制设备，自动切换到室内机与室外机联合运行； （3）室外机与热水冷凝器联合运行时，构成一台典型的空气源热泵热水器。 3.研发工作 3.1 技术开发 热交换器设计是否合理决定着复合热泵系统的经济性和运行的可靠性。建立较为准确的换热器传热模型是合理地设计和模拟换热器的基础。由于两个热交换器（蒸发器与冷凝器）之间换热能力需要匹配，二者换热过程伴随着相变，换热状况较为复杂，因此热交换器传热模型及分析的研究是复合热泵供热系统的技术难点之一，同时也是该项技术研究的重点和设备研制的基础。主要开发内容： （1）热泵机组热力工况的数学模型及仿真。对蒸发器和冷凝器的设计及其匹配进行了研究，开发了热泵系统的两热交换器的设计仿真软件； （2）太阳能热水冷凝器设计方法与计算软件； （3）空气源热泵热水机组智能控制系统的开发。开发了空气源热泵热水机组的智能控制技术，解决了整个系统的自动控制问题。 3.2 实验研究 与传统空调不同，该机组制冷剂的工作范围更大，尤其是冷凝压力与冷凝温度较高，这样就保证了机组运行时可制取40～60℃，甚至更高温度的热水。经初步测试，最高可制取70℃的热水，完全可以满足生活用热水的温度需求。图4、5为供热空调机组与传统空调冷凝压力与冷凝温度的差别。 图6为热水温度对空调送风温度的影响。机组的制冷能力受到冷凝效果的影响。在机组双效运行时，加热水箱起冷凝器的作用，它将室内的热量“吸到”水中，完成热量的交换。因此，随着水箱内温度的不断升高，制冷剂在加热水箱中的冷凝温差进一步缩小，制冷能力会有所下降，表现为空调送风温度一定程度的升高。但对于生活用热水的温度需求（通常为39℃），对机组制冷能力影响不大，仍可达到房间制冷的目的。因此，在满足要求的情况下，控制系统要设置较低的热水水温，可使机组的热效率最佳化。 总体来看，空调热水机组在双效运行时，制冷与制热效果均达到预期目的。通过对主机结构、各换热器匹配以及制冷剂特性的深入研究，机组的性能将进一步优化。 复合低温源热泵热水机组是利用空气作为低温热源，通过机械做功将这些低温源的热量传输到热水换热器，同时充分利用太阳能集热器加热换热器中的热水，以制取40～70℃的热水。太阳能集热器作为加热热水的另一个热源，可最大限度的提高复合热泵的COP值。对于阳光充足的地区及季节，复合热泵热水机组仅以太阳能热水器的方式运行，空气源热泵停运。当太阳能热水器不能完全满足要求时，空气源热泵启动，作为太阳能热水器的补充。对阳光不充足的季节或地区，主要以空气源热泵运行为主，有时(如夜间)完全靠空气源热泵来加热热水。 4.结语 复合低温源热泵供热空调技术与设备，可利用多种低温热源，具有很高的性能系数。多种低温源可扩大热泵的使用范围和同一地区的使用时间。此外，冬季通过热泵把空气中的热量升高温度后制取热水，同时使局部的空气温度降低，即蓄存了冷量，可供冷藏使用；夏季通过热泵把空气中的热量传输给热水，同时被冷却的空气可用作室内空调。这样复合低温源热泵热水机组进一步提高了能源利用效率。因此，这一技术节能、环保效益显著，利用可再生能源。 复合低温源热泵热水机组能够在我国南、北方广大的地区使用。因其具有运行费用低，性能系数高和无污染等优点，在可资利用的热水制备装置中，它具有很强的竞争力。因此，作为供热系统的热水制备装置，复合低温源热泵热水机组将得到越来越广泛的应用。它有着广阔的市场应用前景。 参考文献 ［1］M.N.A Hawlader, S.K. Chou, M.Z.Ullah .“The performance of a solar assisted heat pump water heating system ”. Applied thermal engineering 21(2001) 1049-1065 ［2］J.P. Chyng, C.P. Lee,B.J. Huang “Performance analysis of a solar-assisted heat pump water heater”. Solar Energy 74 (2003) 33-44 ［3］ 范亚云，夏朝凤，李军凯等。热泵技术在太阳能利用中的实验研究。 太阳能学报.Vol. 23No. 5 Oct., 2002 ［4］旷玉辉，王如竹，于立强。太阳能热泵供热系统的实验研究. Vol. 23 No. 4 Aug., 2002 ［5］柏成玉，平板型太集热器传热特性研究，哈尔滨工业大学硕士论文，2002 ［6］郑茂余，太阳能平面采光面最佳角度的确定及相关软件的开发,哈尔滨工业大学，硕士论文，2002. ［7］刁乃仁,苏杭,王树，复合低温源热泵热水机组的研究与开发，阳光能源,2003,10