《热泵技术》课程实验 空气源热泵机组性能测试 王树刚教授 大连理工大学 土木工程学院 建筑环境与设备工程研究所 目录 9第一部分：实验研究背景 9第二部分：基础原理与学科前沿研究方法 9第三部分：实验台系统及相关设备仪器介绍 9第四部分：实验目的、实验内容、实验步骤 9第五部分：思考题 Page1 28 November 2000
Page 1 28 November 2000 《热泵技术》课程实验 空气源热泵机组性能测试 王树刚 教授 大连理工大学 土木工程学院 School of Civil Engineering – Dalian University of Technology, China 建筑环境与设备工程研究所 目录 第一部分:实验研究背景 第二部分:基础原理与学科前沿研究方法 第三部分: 实验台系统及相关设备仪器介绍 2 第四部分: 实验目的、实验内容、实验步骤 第五部分: 思考题
第一部分：实验研究背景 gy.China 实验研究背景 建筑业 建筑业 节能减排 勃发再 龙耗增 大果 而计2020年底采 预计到2020年 万 686亿mP 万 时 务更加艰目 行自 Page2 28 November 2000
Page 2 28 November 2000 第一部分: 实验研究背景 School of Civil Engineering – Dalian University of Technology, China 实验研究背景 建筑业 蓬勃发展 预计到2020年 建筑业 能耗增加 预计2020年底采 暖、空调、热水 等方面的能源消 节约能源和减 少污染排放对 节能减排 重大课题 4 底，全国房屋 建筑面积将达 686亿m2 等方面的能源消 耗，在高峰时将 会7200万吨标准 煤/小时。其运 行能耗尤为突出 少污染排放对 于高速发展的 中国来说，任 务更加艰巨
实验研究背景 能源状况】 北方 气候状况 意污染 煤 农 存 供热状况 实现 为节能和分 户计等问题 实验研究背景 研究 研制一种适合于寒冷地区应用的高效节 意义 能、经济环保的采暖装置具有十分重要的 现实意义。 Page 3 28 November 2000
Page 3 28 November 2000 实验研究背景 能源状况 气候状况 北方城镇住 宅采暖能耗 占我国城镇 建筑总能耗 近40%，是 目前建筑节 大型集中供热初投 资高、热网建设滞 后于城市化建设 1 效率低、环境污染 严重的小容量燃煤 锅炉依然大量存在 供热状况 目前建筑节 能的重点 2 后于城市化建设， 且存在过热供热、 管网损失以及难于 实现行为节能和分 户计量等问题 实验研究背景 研究 意义 研制一种适合于寒冷地区应用的高效节 能、经济环保的采暖装置具有十分重要的 现实意义
实验研究背景 空气源热泵利用可再生能源，是 种高效节能无污染的新兴供暖技术 符合我国气候状况、能源条件和居 民消费水平的供热方式。在我国长江 中下游、华南及西南等传统的非采暖 区得到了广泛地应用。 实验研究背景 空气源热泵低温气候应用面临的技术问题 1 随着环境得度的 随者室外环境 在低温环境下 当环境温度降到 机 工度会超过 最优伯 数显著下降， 法正常工作 时会导 烧 及气压力降但 排气温度升高 蒸发器表面结霜 质循环量减 压比增大 润滑效果下降 换热效率降低 Page4 28 November 2000
Page 4 28 November 2000 实验研究背景 空气源热泵利用可再生能源，是 一种高效节能无污染的新兴供暖技术 ，符合我国气候状况、能源条件和居 民消费水平的供热方式。在我国长江 中下游、华南及西南等传统的非采暖 区得到了广泛地应用。 实验研究背景 1 空气源热泵低温气候应用面临的技术问题 1 随着环境温度的 降低，工质吸气比 容增大，机组吸气 量下降，制热量和 制热效率不断降低 而人们对制热量 2 随着室外环境 温度的降低，吸气 压力的降低，压缩 机的压比增大，机 组的压力比严重偏 离最优值，造成压 3 在低温环境下 工作时，压缩机排 气温度会超过压缩 机允许的工作范围 ，使润滑油的粘度 也急剧下降，影响 4 当环境温度降到 5℃以下时，空气中 的水蒸气会在蒸发器 表面形成霜层，使蒸 发器换热系数降低， 制热量减少，制热效 ，而人们对制热量 的需求随着环境温 度的降低不断增加. 吸气比容增大 工质循环量减少 离最优值，造成压 缩机的输气系数、 输气量及效率、性 能系数显著下降。 吸气压力降低 压比增大 也急剧下降，影响 压缩机的润滑，压 缩机出现频繁启停 ，无法正常工作。 排气温度升高 润滑效果下降 率降低，排气温度升 高，系统无法正常工 作，严重时会导致压 缩机烧毁。 蒸发器表面结霜 换热效率降低
研究背景 低温气候 2空气源热泵综合利用问题 目前空气源热泵大多只具有制冷 和制热的制约了空气源热泵 实验研究背景 搭建双级压缩的 对空气源热泵应 地区进行相 2 增强空气源热泵系统 台用关 整体综合利用效率 性能研究。 Page5 28 November 2000
Page 5 28 November 2000 研究背景 2 低温气候 空气源热泵综合利用问题 目前空气源热泵大多只具有制冷 和制热的功能，缺少与卫生热水相结 合的特性，没有充分发挥设备整体的 综合利用效率以及节能效益。 实验研究背景 1 提高空气源热泵系统 低温环境下制热性能 2 增强空气源热泵系统 搭建双级压缩的 空气源热泵系统实验 台，对空气源热泵应 用于寒冷地区进行相 2 关实验性能 究 增强空气源热泵系统 整体综合利用效率 关实验性能研究
第二部分： 基础原理与学科前沿研究方法 gy.China 基础原理 室外环境 2￥ ↓ 3份能源 媒 用份电能 用户房间 12 Page6 28 November 2000
Page 6 28 November 2000 第二部分： 基础原理与学科前沿研究方法 School of Civil Engineering – Dalian University of Technology, China 基础原理 12
基础原理 电能输入 发器 换热器 储液耀 过滤器 膨胀阀 基础原理 冷水进热水出 换热器 正 膨胀阀 高压压缩机 膨胀阀 蒸发器 低压压缩机 Page7 28 November 2000
Page 7 28 November 2000 基础原理 13 基础原理 14
基础原理 基础原理 压第过接分两歌爱进行 任压烫压编 高压领压缩 蒸发乐力 →中铜 1来自器的低动协P,)先进低压领压氧机，在中缩到中间旺动P 2经计中响矜却，冷却为过构基数。。 1进入高级踪机将年缩新冷餐压力乃，排入冷爱器中。， Page 8 28 November 2000
Page 8 28 November 2000 基础原理 15 基础原理 16
基础原理 压缩过程分两阶段进价 低正级压 素发压 →中压小 →冷餐压 1,米自态发器的将道龄州数压)伪P,)先透入低生领压机，在其中主缩到中向压)P 1竖过中问冷却龄却，冷却过热感数。。 1芹走入商压级绵机，将还缩为消家压力B,持入冷家器中：， 基础原理 性能参数计算方法 1.单位质量制冷量：90=1一s kJ/kg: 2.单位容积制冷量：9型=90/m kJ/m3; 3.单位冷凝热负荷：q=h4一h:kJ/kg: 4.低压级单位理论压缩功：W=:一kJkg: 5.高压级单位理论压缩功：W:=h,一3 kJ/kg: 6.低压级冷剂的质量流量：=Q/9mkg5:· 南新装的质里装金。以。-以出 8.制冷系数： Qo Mga(h-he) 6p4+RMu仙，-山+M山，-可 18 Page9 28 November 2000
Page 9 28 November 2000 基础原理 17 基础原理 性能参数计算方法 18
国内外研究现状 欧美专利增压空气源热泵，未见有成熟的产品报道 谷轮公司开发了喷气增焙技术，中间补气数码涡旋压缩机 瑞士学者提出一种带中间冷却器的二级压缩热泵实验系统 美国普渡大学学者提出双级压缩一级节流热泵实验系统 清华马国远、彦启森教授等提出准双级压缩空气源热泵系统 田长青等提出双级压缩变频空气源热泵系统 金苏敏双级压缩空气源热泵热水器 王瑞祥等提出单级双回路调压制热循环的空气源热泵 浙大陈光明教授提出了一种采用复叠循环空气源热泵 19 国内外开发现状 日本大金2008年初推出双级压缩VRV系统， 国内还未见产品 哈工大马最良教授提出了双级耦合热泵系统 >格力电器有两项专利，2005前后做过实测，近期未见报道 清华索兰推出了空气源热泵采暖系统，在18℃下工作提供 35℃左右低温热水，网上报道北京，青岛有工程 美的2007年推出了第四代强热型数码涡旋中央空调系统 (空气源热泵) 20 Page 10 28 November 2000
Page 10 28 November 2000 国内外研究现状 欧美专利增压空气源热泵，未见有成熟的产品报道 谷轮公司开发了喷气增焓技术，中间补气数码涡旋压缩机 瑞士学者提出一种带中间冷却器的二级压缩热泵实验系统 美国普渡大学学者提出双级压缩一级节流热泵实验系统 清华马国远、彦启森教授等提出准双级压缩空气源热泵系统 田长青等提出双级压缩变频空气源热泵系统 19 金苏敏双级压缩空气源热泵热水器 王瑞祥等提出单级双回路调压制热循环的空气源热泵 浙大陈光明教授提出了一种采用复叠循环空气源热泵 国内外开发现状 ¾ 日本大金2008年初推出双级压缩VRV系统， 国内还未见产品 ¾ 哈工大马最良教授提出了双级耦合热泵系统 ¾ 格力电器有两项专利，2005前后做过实测，近期未见报道 ¾ 清华索兰推出了空气源热泵采暖系统，在-18℃下工作提供 35℃左右低温热水，网上报道北京，青岛有工程 20 ¾ 美的2007年推出了第四代强热型数码涡旋中央空调系统 （空气源热泵）