北方地区低温空气源热泵采暖系统在居住小区中的应用研究

发布时间：2021-09-23 18:03

　　为改善我国的能源消耗问题和环境污染问题,我国能源局对北方地区的冬季供暖方式提出了新的要求,制定了清洁取暖的方针政策。因此,北方各省市严格削减了供暖煤炭的比重,提高了清洁能源特别是可再生能源供暖比例;并制定了“煤改电,电供暖”的节能减排方案。低温空气源热泵供暖系统以其高效节能、低温工况下运行稳定及清洁无污染的突出优点被广泛应用于住宅供暖,这对改善北方地区的雾霾环境及节能减排起到至关重要的作用。本文针对泰安地区一栋居民楼在冬季所采用的低温空气源供暖系统展开实验研究和TRNSYS模拟研究。首先,根据实验地居民楼的供暖需求进行了供暖系统设备选型,建立了以低温空气源热泵为热源的供暖系统实验台并运行,记录一个供暖季中各设备的运行数据,整理数据得到低温空气源热泵供暖系统在北方地区的运行特性。其次,利用TRNSYS模拟软件对上述实验项目建模模拟,将模拟结果与实验结果作对比验证TRNSYS模拟建模的可靠性;并通过分析模拟结果发现该供暖系统在控制方案方面存在弊端之处。最后,提出根据室外温度来控制回水温度的优化控制方案,在搭建的TRNSYS模型的基础上,模拟低温空气源热泵供暖系统在优化控制方案的控制下的运行... 

【文章来源】：山东建筑大学山东省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

国家能源局关于印发2018年能源工作指导意见的通知北方地区冬季气温较低，能源大多用在取暖消耗上面

山东建筑大学硕士学位论文7泵供暖系统出现供热量不足的问题。（3）热泵系统的制热性能系数cop较低。为解决上述问题，如今北方地区使用更多的是低温空气源热泵供暖系统。低温空气源热泵系统采用喷气增焓技术使热泵的工作温度最低可达-30℃，并提供稳定供水[6]；低温空气源热泵的工作流程见图1.2。图1.2低温空气源热泵的工作流程a:蒸发器c：冷凝器e：中间冷却器b：压缩机d：膨胀阀2f：膨胀阀1由图1.2可以看出：蒸发器中的制冷剂气体被压缩机吸入（1~2），经压缩机压缩为高温高压的制冷剂气体，进入冷凝器后放热冷凝为液体（3~4），从冷凝器中出来的高压制冷剂液体分为两路:一路为补气回路（经过膨胀阀2节流降压后进入中间冷却器4~4’）；另一路为制冷回路（制冷剂直接进入中间冷却器）。补气回路向压缩机中补入制冷剂气体（4’~6），与压缩机中的高温高压气体混合，以降低压缩机的排气温度；制冷回路中的制冷剂在中间冷却器中放热变为过冷液体（4~5）再流经膨胀阀1节流降压（5~5’）进入蒸发器中与空气换热，至此完成一个循环。在冷凝器中，高温制冷剂气体与冷却水换热，冷却水吸热温度升高，高温水通过分集水器被分配到室内各地暖盘管，在室内放热温度降低，回水通过水泵会再一次进入

山东建筑大学硕士学位论文8冷凝器，完成一个循环。图1.3低温空气源热泵的压焓图图1.3为低温空气源热泵的压焓图。由图可以看出低温空气源热泵在北方地区的低温适用性如下：（1）图中1-2’-3’过程为传统空气源热泵压缩机压缩过程，1-2-3过程为低温空气源热泵压缩过程，对比两过程可以看出：低温空气源热泵的压缩机排气温度明显较低。（2）补气回路向压缩机内加入了部分制冷剂气体，使得冷凝过程中制冷剂的流量增大，可以提高低温空气源热泵供暖系统的制热量，其运行状况也得改善。1.4本文主要的研究内容低温空气源热泵供暖系统可以在冬季气温较低的北方地区平稳运行，提供人们所需的供暖热负荷。它又是一种清洁供暖方式，可以取代以前的燃煤供暖方式，减少有害气体的排放，对改善北方地区的雾霾环境起到至关重要的作用。本文针对一栋采用低温空气源供暖系统的居民楼展开实验和模拟研究，主要内容如下：（1）通过理论分析的方法，发现北方寒冷地区宜采用低温空气源热泵供暖系统供暖，在保证供暖效果的同时更加节能。（2）通过实验方法对泰安地区某一栋住宅楼冬季的供暖需求进行设备选型，建立了以低温空气源热泵为热源的供暖系统并运行，记录一个供暖季中系统各设备的运行数据，分析低温空气源热泵供暖系统在北方地区的运行特性。（3）利用TRNSYS模拟软件对上述实验项目建模模拟，将模拟结果与实测结果作对比

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本文编号：3406163