空气源热泵技术的研究及应用课件

1、空气源热泵技术研究及应用空气源热泵技术研究及应用2/30 城市化过程中建筑能耗问题日益突出研究背景(1)2/30 城市化过程中建筑能耗问题日益突出研究背景(1)3/30研究背景(2) 全球二氧化碳及温室气体排放 3/30研究背景(2) 全球二氧化碳及温室气体排放 4/304/37美国建筑能耗分布图国内城市建筑能耗分布图 传统空调能耗占据建筑能耗的50%左右研究背景(3)4/304/37美国建筑能耗分布图国内城市建筑能耗分布图 传5/30空气源热泵技术特点： 兼顾制冷和制热，使 用灵活，管理方便， 占地少，初 投资小。5/30空气源热泵技术特点： 兼顾制冷和制热6/30空气源热泵技术 多功能空气

2、源热泵 变流量优化控制 空气源热泵除霜方法 避免结霜的空气源热泵 太阳能辅助空气源热泵6/30空气源热泵技术 多功能空气源热泵7/30多功能空气源热泵卫生热水能耗占建筑能耗的比重 城镇居民每百户拥有空调台数7/30多功能空气源热泵卫生热水能耗占建筑能耗的比重 城镇居8/30（1）制冷模式；（2）制冷制热水模式；（3）制热模式；（4）单独制热水模式。多功能空气源热泵8/30（1）制冷模式；（2）制冷制热水模式；多功能空气源热9/30过渡季节热泵机组制取生活热水性能实验机组进出水温度随时间的变化曲线系统耗功随时间的变化曲线 多功能空气源热泵9/30过渡季节热泵机组制取生活热水性能实验机组进出水温度

3、随10/30测试环境温度/EERCOP制冷模式352.62制热模式72.91单独制热水模式夏季工况354.3冬季工况72.7过渡季节203.6多功能空气源热泵各种模式下的性能测试多功能空气源热泵10/30测试环境温度/EER制冷模式352.62制热模式11/30变流量优化控制11/30变流量优化控制12/30Q0、w与COP随过热度变化的关系变流量优化控制基于智能算法的电子膨胀阀精确过热度控制12/30Q0、w与COP随过热度变化的关系变流量优化控制基13/30结霜问题 空气源热泵除霜方法13/30结霜问题 空气源热泵除霜方法14/30常规除霜方法逆向除霜方法特 点： 存在“奔油”现象，影响压

4、缩机寿命和系统可靠性； 从室内吸热，影响空调系统舒适性； 在四通阀换向过程中存在能量损失。逆向除霜循环 空气源热泵除霜方法14/30常规除霜方法逆向除霜方法特 点：逆向除霜循环 15/30显热除霜循环逆向除霜循环 显热除霜循环显热除霜循环系统流程 空气源热泵除霜方法15/30显热除霜循环逆向除霜循环 显热除霜循环显热除霜循环16/30显热除霜过程压力分布曲线显热除霜过程温度分布曲线显热除霜循环实验空气源热泵除霜方法16/30显热除霜过程压力分布曲线显热除霜过程温度分布曲线显17/30显热除霜循环的实际运行过程 显热除霜循环理论过程空气源热泵除霜方法17/30显热除霜循环的实际运行过程 显热除霜

5、循环理论过程空18/30机组热水供水温度变化曲线机组热水回水温度变化曲线显热除霜与逆向除霜的对比实验空气源热泵除霜方法18/30机组热水供水温度变化曲线机组热水回水温度变化曲线显19/30总除霜时间计算方法：从系统开始除霜到结束除霜，并将系统状态参数恢复到除霜前状态所花费时间的总和，而不仅仅是开始除霜到结束除霜所耗时间。 实验结果显示：显热除霜相比逆向除霜，总除霜 时间缩短26.7%, 小时供热率提高 2%. 逆向除霜：由于四通阀两次换向导致系统蒸发 器和冷凝器温度和压力都发生交替，系统在这过 程中存在能量损失和时间消耗。空气源热泵除霜方法19/30总除霜时间计算方法：从系统开始除霜到结束除霜

6、，并将20/30现有建筑空调系统冷热源方案：12+夏季制冷效率较低冬季制热存在结霜问题水冷冷水机组无法制热冬季制热消耗一次能源3地源/水源热泵初投资较大受地域及地理条件限制20/30现有建筑空调系统冷热源方案：12+夏季制冷效率较低21/30热源塔式空气源热泵特点： 1、兼顾制冷和制热，夏季实现水冷冷水机组的高效，冬季借助溶液和热 源塔，以空气作为热泵低品位热源，实现制热。 2、冬季以空气作为热泵低品位热源运行，不存在翅片管式空气源热泵 的结霜现象，可避免因为结霜所带来的一系列问题。 3、 该热泵全年综合运行效率将远高于常规空气源热泵。+热源塔式空气源热泵热源塔21/30热源塔式空气源热泵特点

7、： 1、兼顾制冷和制热，22/30热源塔式空气源热泵系统原理图热源塔式空气源热泵22/30热源塔式空气源热泵系统原理图热源塔式空气源热泵23/30热源塔式空气源热泵实验装置热源塔式空气源热泵23/30热源塔式空气源热泵实验装置热源塔式空气源热泵24/30系统COP与热源塔溶液进出口温度的变化关系曲线蒸发温度与及其换热温差与热源塔溶液进出口温度的变化关系曲线环境温度:-1.2 蒸发温度与环境温度之差可小于8 ，比常规翅片管空气源热泵要小。从而效率可以更高。热源塔式空气源热泵24/30系统COP与热源塔溶液进出口温度的变化关系曲线蒸发25/30(a) 串联系统 太阳能辅助空气源热泵供热(c) 并联

8、系统 (b) 双热源系统 25/30(a) 串联系统 太阳能辅助空气源热泵供热(c) 26/301 .压缩机 2. 四通阀 3.壳管换热器 4.储液器 5.过滤器 6.节流阀 7.翅片换热器 8.气液分离器 9.集热器 10.水箱 11.水泵 12、13、14、15 电磁阀三种模式： 1、热泵单独供热； 2、太阳能、热泵联 合供热； 3、太阳能单独供热新型太阳能辅助空气源热泵供热系统太阳能辅助空气源热泵供热系统26/301 .压缩机 2. 四通阀 3.壳管换热器27/30选南京冬季的一个典型晴天及其整个供暖季节为模拟条件；供热系统包括太阳能集热器与空气源热泵两部分；整个供热系统保持10kW供热

9、功率不变。南京冬季典型晴天的天气参数不同集热面积时空气源热泵出水温度随时间的变化曲线新型太阳能辅助空气源热泵供热系统27/30选南京冬季的一个典型晴天及其整个供暖季节为模拟条件28/30不同集热面积时热泵压缩机耗功随时间的变化曲线不同集热面积时热泵制热功率随时间的变化曲线新型太阳能辅助空气源热泵供热系统28/30不同集热面积时热泵压缩机耗功随时间的变化曲线不同集29/30在典型晴天 系统整体性能太阳能集热面积0m210m220m230m240m2总的太阳能 (kJ)1.201052.391053.591054.79105有效利用太阳能 (kJ)5.301041.07105 1.611052.1

10、5105系统供热量 (kJ）8.641058.641058.641058.641058.64105热泵供热量 (kJ）8.641058.101057.571057.021056.54105热泵耗电量 (kWh)65.3860.88 56.6652.83 49.69 节约电量(kWh)4.50 8.7212.55 15.69 节能率6.9% 13.3%19.2%24%新型太阳能辅助空气源热泵供热系统29/30在典型晴天 系统整体性能太阳能集热面积0m210m30/30在整个供暖季节 系统整体性能太阳能集热面积0m210m220m230m240m2总的太阳能 (kJ)8.16106 1.63107 2.45107 3.26107 有效利用太阳能 (kJ)3.20106 6.45106 9.61106 1.23107 系统供热量 (kJ）5.89107 5.89107 5.89107 5.89107 5.89107 热泵供热量 (kJ）5.89107 5.67107 5.47107 5.33107 5.25107 热泵耗电量 (kWh)4578.714415.714277.67 4183.33 4125.28 节约电量(kWh)163 301.04395.38453.43节能率3.56% 6.57% 8.64% 9.90% 新型太阳能辅助空气