《基於乾燥劑除濕和蒸發製冷耦合的高效熱泵循環研究》是依託上海交通大學，由王如竹擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：基於乾燥劑除濕和蒸發製冷耦合的高效熱泵循環研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：王如竹
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
實現熱泵空調循環節能運行是緩解我國能源壓力、達到減排目標的重要途徑。本項目以高效節能熱泵空調循環的建立為出發點，通過對壓縮式熱泵空調循環、吸附/吸收除濕循環以及複合式除濕熱泵循環在熱濕負荷處理熱力過程中基礎問題的分析，提出採用除濕換熱器（除濕蒸發/冷凝器）替代傳統熱泵循環中的蒸發/冷凝器，通過高蒸發溫度下製冷劑蒸發製冷和乾燥劑吸附除濕實現熱濕負荷的耦合處理，並採用冷凝熱為乾燥劑再生提供穩定熱源，從而構建新型的一體式除濕熱泵熱力循環。新型循環不僅可以在高蒸發溫度下運行，達到顯著節能，而且實現了等溫除濕並利用冷凝廢熱再生，由此建立的空調系統可以顯著減小對城市熱島效應的影響。項目擬通過對新型循環熱力學機理分析、製冷劑與乾燥劑匹配研究、系統熱動力學仿真及實驗分析，完成循環的最佳化構建和熱動力學特性研究，實現熱泵空調循環COP顯著提升和高效節能，通過創新熱力循環模式的研究為空調產業發展提供新的方向。
結題摘要
實現熱泵空調循環節能運行是緩解我國能源壓力、達到減排目標的重要途徑。基於此出發點，本項目圍繞以除濕（蒸發/冷凝器）換熱器替代傳統熱泵循環蒸發/冷凝器的新型一體化除濕熱泵循環展開。在研究過程中，首先明確了一體化除濕熱泵循環的最佳化構建方法，發展了新循環的分析評價方法與理論，揭示了其節能潛力與套用前景。在此基礎上，針對循環區別於常規壓縮式循環的蒸發/冷凝溫度區間，對製冷劑進行了優選。同時，基於乾燥劑降溫除濕熱力過程的傳熱傳質模型建立乾燥劑優選準則，明確複合乾燥劑的優選方案及製備方法。進一步，對除濕換熱器的耦合傳熱傳質性能進行了理論與實驗研究，提出了其傳熱傳質弱關聯耦合特性。通過構建完整的除濕熱泵動態模型，理論上驗證系統可行性並揭示了其熱力學特性與能耗特點。最後，搭建了除濕熱泵實驗台，並在夏冬季工況下進行性能測試，探討系統控制策略並據此最佳化系統設計，提高了系統能效與適應性。通過上述工作的開展，在理論方面：構建具有溫濕度弱關聯特性的新型除濕熱泵循環，同時提出了新型循環製冷劑與乾燥劑的優選原則，即理想的吸附劑在吸附-解吸平衡時有較大的單位質量含水率差和較大的塗敷密度，另外，揭示了循環傳熱傳質弱耦合特性。在技術方面：確定了新型循環在15-20oC蒸發溫區、40-50oC冷凝溫區下製冷劑（R32和R410A）的選取，發現了吸濕鹽修飾多孔物理吸附劑提升循環潛熱負荷處理能力，最佳化了LiCl-介孔矽膠複合吸附劑的製備方法和塗敷工藝。建立了可準確預測除濕蒸發/冷凝器的雙熱源耦合傳熱傳質數學模型及系統動態熱力學模型。搭建了一體式除濕熱泵循環的實驗測試系統，在上海夏季工況下系統COP達到6.0以上，較傳統空調熱泵提升近一倍。項目成果發表SCI論文34篇，EI論文9篇，出版英文編著2本，申請我國發明專利15項，申報PCT國際專利2項。作為一種高效的空調熱泵，形成了廣泛國際影響，做國際大會報告5次。新型循環開拓了熱泵空調領域研究的新思路，為空調產業發展提供了新方向。
