《無霜型空氣源熱泵系統及其基礎問題研究》是依託浙江大學，由陳光明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：無霜型空氣源熱泵系統及其基礎問題研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：陳光明
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水冷冷水機組空調系統夏季製冷效率高，但冬季不能制熱；空氣源熱泵系統雖然冬季能制熱，但由於空氣與製冷劑之間傳熱效果差導致制熱效率低，且冬季易結霜，導致制熱效率進一步下降。為了解決上述技術難題，習慣上採用強化傳熱或（和）採用先進除霜方式，但都沒有從本質上解決問題。本項目突破上述傳統思路束縛，提出一種無霜型空氣源熱泵系統，它由三個子系統組成：壓縮製冷（熱泵）子系統、溶液吸熱子系統、溶液再生子系統。新系統不僅能實現夏季高效製冷，而且能實現冬季制熱且無需除霜。本項目主要研究構成該系統的三個子系統之間的能量耦合關係，揭示系統內部能量流、質量流之間的作用機理，尋找各能量流、質量流之間以及各子系統之間最優匹配的調控措施，進而找到系統內部關鍵熱力學參數的確定方法；同時，開展實驗研究，驗證理論成果。本項目旨在為無霜型空氣源熱泵系統建立一套理論研究方法，為實際工程設計提供基礎數據。
結題摘要
傳統空氣源熱泵系統利用室外換熱器從空氣中吸熱或向空氣放熱，傳熱效果較差，所以傳統空氣源熱泵系統在夏季用於供冷時在相同工況下其性能係數比水冷式冷水機組低,而水冷式冷水機組在冬季尤其是當室外空氣溫度低於0℃時不能正常運行。雖然傳統空氣源熱泵系統在冬季能工作，但運行時常常因為室外換熱器表面結霜而制熱效果差，甚至無法正常運行，這就極大地制約了空氣源熱泵的推廣使用。本項目提出了一種新的無霜型空氣源熱泵系統，該系統夏季以水冷模式運行，能充分發揮水冷冷水機組的優勢，而冬季又能利用原系統從環境中吸取熱量，作空氣源熱泵使用，且能避免系統結霜，可連續運行。 無霜型空氣源熱泵系統由三個子系統組成：壓縮製冷（熱泵）子系統、溶液吸熱子系統、溶液再生子系統。和傳統空氣源熱泵系統相比，新系統增加了溶液系統。因此，首先必須研究溶液與空氣之間的氣液相平衡關係。本項目根據色譜直接測定的方法，設計並搭建了一套高精度測試鹽溶液與空氣氣液相平衡數據的實驗系統，並對相關數據進行了測定。 溶液系統中最關鍵的部件為再生器，因此，首先需掌握冬季工況下再生器的熱質傳遞規律，詳細研究了冬季工況下再生器的性能。利用搭建的冬季工況下溶液再生器性能實驗台，實驗研究了冬季工況下以LiCl溶液為介質時入口空氣溫度、流量、含濕量以及溶液溫度、流量、濃度對溶液再生器性能的影響，分析了以上各入口參數對再生量和全熱效率的影響。根據實驗數據，回歸出了冬季工況下再生量和全熱效率的計算關聯式。建立了再生過程的熱質傳遞模型，並把這些數學模型離散化進行了數值求解。為了使再生器內熱質傳遞分析和計算簡化和通用化，根據實驗數據，得到了再生器在冬季工況下的無量綱形式的熱質傳遞準則關係式，該關係式可用於冬季工況下再生器的設計與最佳化等。 建立了無霜型空氣源熱泵系統熱力計算的數學模型，分別分析了各主要參數對系統性能的影響，並搭建了無霜型空氣源熱泵系統性能實驗台，實驗研究了環境空氣溫度、冷凝溫度、蒸發器內溶液流量、溶液塔入口的溶液濃度、再生器入口溶液流量、溶液塔內的風量、空氣濕度變化對系統性能的影響。結果顯示：本課題提出的無霜型空氣源熱泵系統在冬季傳統空氣源熱泵容易結霜的溫區範圍內可實現制熱且無需除霜，可連續運行。
