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低温空气源热泵应用技术研究

作　者: 董旭
导　师: 张永贵；谷凤利
学　校: 燕山大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 空气源热泵低温喷气增焓双级压缩经济评价
分类号: TU83
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

方兴未艾的空气源热泵技术，依靠把空气作为低温热源的灵活、实用性，在我国许多地区得到了迅猛的发展。但在向华北、东北地区推广的过程中，成熟的普通空气源热泵技术暴露出了一些问题，其中最明显的问题是在低温工况下因压缩比过大导致工质循环量降低和排气温度升高，从而导致指示效率偏低，甚至还出现机组低温保护频繁停机的问题，影响系统制热性能和运行稳定性。为了克服上述弊端，有效扩大空气源热泵的低温应用范围，本文在总结普通空气源热泵技术特点，研究低温影响机理的基础上，提出一种在北方地区实用并具有广阔市场前景的低温空气源热泵制热新技术——过冷型经济器辅助喷气增焓数码涡旋空气源热泵系统（Enhanced Vapor Injection Air Source Heat Pump SystemCoupled with Scroll Compressor and Undercooling Economizer，简称EVIU系统，下同），并联合企业的加工、试验平台，对上述系统进行了技术实施和现场试验。针对一种可应用于南方地区的数码涡旋空气源热泵加冰蓄冷空调模式和一种可应用于北方地区的EVIU系统加毛细管网采暖模式，研究了容量计算方法和工程性价比问题，以求在保证功能品质的基础上达到更好的节能、环保效果。通过系统对比测试，证实了EVIU系统在较低环境温度条件下应用的可行性，与直流变频热泵相比，EVIU系统具有“小功率，大热量，超低温，更稳定”的技术优势。评价EVIU系统的工程应用经济性，对三联供机组在采暖期、生活热水工况和空调制冷工况分别进行了经济评价，并从设计角度探讨了EVIU系统泳池机工程的热量计算和系统设计方法。针对另一种具有竞争力的低温空气源热泵即双级压缩热泵技术，对其制热性能系数及相关技术参数进行了研究。利用实际工程数据分析了其工程应用的技术因素和经济性，为EVIU系统方案提供了技术支持。研究结果证明，EVIU系统方案在保证系统功能满足用户要求的前提下，无论在全年运行费用，还是在初投资、运行费用方面，都优于其它系统，本文提出的低温空气源热泵方案具有实用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-22
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  11-13
    1.1.1 课题背景  11-12
    1.1.2 研究的目的和意义  12-13
  1.2 空气源热泵研究现状  13-18
    1.2.1 国内外发展现状  13-14
    1.2.2 空气源热泵在低温工况下存在的问题  14-15
    1.2.3 双级压缩热泵补气工况  15-18
  1.3 冰蓄冷空调系统发展现状  18-19
    1.3.1 国内发展现状  18-19
    1.3.2 日本发展现状  19
  1.4 毛细管网空调/采暖系统发展现状  19-20
  1.5 本文的主要研究内容  20-22
第2章 EVIU 系统设计参数分析  22-35
  2.1 数码涡旋压缩机工作过程及特点  22-23
  2.2 压缩腔与起始排气角  23-25
  2.3 逆卡诺循环  25-26
  2.4 准理想热泵循环  26
  2.5 EVIU 系统技术参数分析  26-34
    2.5.1 EVIU 系统制热性能指标  27-32
    2.5.2 EVIU 系统制热量增加值  32-33
    2.5.3 EVIU 系统制冷量增加值  33-34
  2.6 本章小结  34-35
第3章 EVIU 系统综合应用技术分析  35-51
  3.1 EVIU 系统加毛细管网采暖模式  35-41
    3.1.1 热舒适性优良  35-36
    3.1.2 高效节能  36
    3.1.3 其他优点  36-37
    3.1.4 末端火用分析  37-40
    3.1.5 初投资分析  40-41
  3.2 空气源热泵加冰蓄冷空调模式  41-50
    3.2.1 冰蓄冷空调运行策略  42-43
    3.2.2 冰蓄冷空调控制策略  43-44
    3.2.3 冰蓄冷空调工作流程  44-45
    3.2.4 冰蓄冷空调装机容量计算  45-49
    3.2.5 蓄冰装置和制冷机组的选择  49-50
  3.3 本章小结  50-51
第4章 EVIU 系统测试及经济评价  51-62
  4.1 系统测试结果及分析  51-54
    4.1.1 低温制热优化方案  51-52
    4.1.2 高效节能方案  52-53
    4.1.3 EVIU 机型与直流变频热泵对比  53-54
  4.2 EVIU 三联供系统经济评价  54-57
    4.2.1 工程背景  54-55
    4.2.2 采暖期经济评价  55
    4.2.3 生活热水工况经济评价  55-57
    4.2.4 空调制冷工况经济评价  57
  4.3 EVIU 系统泳池机工程分析  57-61
  4.4 本章小结  61-62
第5章双级压缩式热泵与 EVIU 系统工程方案对比  62-72
  5.1 双级压缩热泵制热性能系数  62-63
  5.2 双级压缩热泵中间压力  63-66
  5.3 工程概况  66-67
  5.4 VRV 系统技术因素  67-68
  5.5 VRV 系统经济评价  68-71
    5.5.1 配管长度和室外气温对性能衰减的影响  68-69
    5.5.2 系统规模与初投资和运行费用的关系  69-70
    5.5.3 全年运行费用对比  70-71
  5.6 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-78
攻读硕士学位期间主要成果  78-79
致谢  79-80
作者简介  80

低温空气源热泵应用技术研究

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