【摘 要】
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当下时代人们生活水平逐步提高,城镇化过程不断推进,我国人居建筑面积及建筑能耗逐年上升。在北方推广清洁供热的过程中,要因地制宜地鼓励推广使用空气源热泵供热,充分利用低温热源。然而现阶段常用的准二级压缩变频空气源热泵存在低温制热能力衰减严重的问题。准二级压缩通过喷气降低压缩排气温度和单位压缩功,但辅路制冷剂的气化热量来自主路制冷剂的冷却,实质是牺牲制冷剂流量来改善压缩机运行,而且这种能量的交织,难以实
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当下时代人们生活水平逐步提高,城镇化过程不断推进,我国人居建筑面积及建筑能耗逐年上升。在北方推广清洁供热的过程中,要因地制宜地鼓励推广使用空气源热泵供热,充分利用低温热源。然而现阶段常用的准二级压缩变频空气源热泵存在低温制热能力衰减严重的问题。准二级压缩通过喷气降低压缩排气温度和单位压缩功,但辅路制冷剂的气化热量来自主路制冷剂的冷却,实质是牺牲制冷剂流量来改善压缩机运行,而且这种能量的交织,难以实现主路和辅路制冷剂质量流量的优化匹配,导致制热能力的衰减随着环境温度的降低而迅速增加。本论文研究的补热型准二级压缩空气源热泵冷剂循环,通过引入外部能量来源,改进热泵循环,实现经济器能量的解耦,优化主辅路制冷剂质量流量,在蒸发器换热能力一定的条件下,预期将显著改善准二级压缩变频空气源热泵的低环境温度下的制热能力。通过理论计算分析得到在不同环境温度下能实现制热量提升7.1%～15.1%。本文根据系统原理设计改造出补热型空气源热泵样机,同时设计实验方案,确定需要测试记录的参数并选择相应实验仪器。进行了常规准二级压缩对比实验、补热型准二级压缩变频热泵不同环境温度下运行性能实验、补气控制实验、辅路变频频率控制实验和辅路变辅路主阀开度实验。实验中对机组性能参数、运行参数进行采集、记录和处理分析。根据实验结果,发现补热型准二级压缩空气源热泵机组制热量在-27℃～-12℃工况下能比常规准二级压缩热泵高出4.3%～10.1%,随着环境温度的降低而升高;补热型机组能效COP在-18℃～-12℃工况下比常规二级压缩热泵低0.1～0.2,在-27℃～-21℃工况下,两者COP基本一致;补热型空气源热泵能利用自身补气阀开度和辅路制热循环可调节的优势,对制热系统进行工况优化和选择,通过调节机组能选择运行在制热量最大提升10%或是COP最大提升0.1的不同工况下,使机组在超低环境温度下具备一定的可调节性;对应不同环境温度,存在一个合适的辅路压缩机设置频率使得补热型机组COP达到最大;通过控制辅路膨胀阀开度控制辅路循环排气温度在20℃～30℃时,既能避免膨胀阀开度过大、压缩机带液运行,也能保证一个最佳的制热性能和COP能效表现。通过EES对常规准二级压缩空气源热泵和补热型准二级压缩变频空气源热泵进行建模,并就制热性能和运行参数的模拟结果进行验证,模型模拟值与实验测试值有较高的拟合度。本文工作对补热型准二级压缩变频空气源热泵的研究、推广和改进具有重要参考意义。
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