直膨式太陽能熱泵系統性能分析及優化

解苗苗+黨相兵+關欣

文章編號：1008-8857(2014)02-0073-06 DOI:10.13259/j.cnki.eri.2014.02.003

摘 要：

直膨式太陽能熱泵利用少量電能將太陽能的低品位能量轉移至高品位,具有清潔、高效的優點,目前正成為節能領域的研究熱點,近年來取得了飛速發展.國內外眾多學者作了相關研究并取得了一定的成果.概述了直膨式太陽能熱泵在國內外的研究進展,總結了內部參數和外部參數等方面對直膨式太陽能熱泵系統性能的影響.針對不同的影響因素,給出了多種提高直膨式太陽能熱泵系統性能的策略,以期對直膨式太陽能熱泵的發展有一定的促進作用.

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關鍵詞：

直膨式; 太陽能熱泵系統; 內部參數; 外部參數; 系統性能



中圖分類號： TK 519文獻標志碼： A

Performance analysis and optimization of the directexpansion 

solarassisted heat pump system



XIE Miaomiao,DANG Xiangbing,GUAN Xin



(School of Energy and Power Engineering,University of Shanghai for 

Science and Technology,Shanghai 200093,China)



Abstract： The directexpansion solarassisted heat pump system has been a hot spot in the research field of energy saving and has been developed rapidly in recent years.It is a clean and efficient technology and can be used to convert lowgrade solar energy to highgrade energy using a small amount of electricity.In this paper,the research progress of the directexpansion solarassisted heat pump both at home and abroad was summarized,and the impact of internal and external parameters on the capability of the heat pump system was discussed.A variety of strategies were proposed to improve the performance of the directexpansion solarassisted heat pump system.

Key words： 

directexpansion; solarassisted heat pump system; internal parameter; external parameter; performance of the system



直膨式太陽能熱泵系統是將制冷劑作為集熱介質直接在太陽能集熱/蒸發器中吸熱蒸發,然后通過熱泵循環在冷凝器中釋放冷凝熱用來供熱、制取生活熱水等.由于直膨式太陽能熱泵系統具有清潔、高效、集熱系數高、集熱成本低、極具小型化和商品化潛力等優點,其相關研究引起了國內外學者的廣泛關注.

1955年,美國Sporn等通過實驗研究提出了“直膨式太陽能熱泵”的概念.研究表明,直膨式集熱結構可同時提高熱泵機組和太陽能集熱/蒸發器的性能［l］.1958年,日本的柳丁政之助設計并建造了典型的雙槽式太陽能輔助熱泵供(冷)暖系統——柳丁太陽房Ⅱ號［2］,雖在技術上是比較先進的,但存在經濟性問題.1977年,Franklin等開發出一種直膨式太陽能輔助熱泵系統.實驗發現,在相同環境條件下,直膨式太陽能輔助熱泵系統的性能與常規的太陽能直接采暖系統相比有顯著提高［3］.1979年,Chaturvedi等對直膨式太陽能輔助熱泵在飽和穩定工況下的性能進行了初步的理論研究［4］.20世紀80年代以后,國內許多學者對直膨式太陽能熱泵系統的結構、熱力性能、工質特性、運行控制、計算機模擬和經濟性分析等多方面進行了研究,并取得一定成果.

 

本文將從影響直膨式太陽能熱泵系統的內部參數和外部參數等方面對相關研究進行總結分析并提出優化方法.

1 內部參數對系統性能的影響分析

壓縮機、太陽能集熱/蒸發器、冷凝器、膨脹閥是構成直膨式太陽能熱泵系統的四大部件.其中,太陽能集熱/蒸發器、冷凝器結構參數和壓縮機容量(運行頻率)是影響系統性能的主要內部參數.

1.1 太陽能集熱/蒸發器結構對系統性能的影響

太陽能集熱/蒸發器是直膨式太陽能熱泵系統的吸熱部件,其吸熱能力直接影響系統性能.上海交通大學、上海理工大學、山東科技大學等高校和眾多學者［5-13］通過建立太陽能集熱/蒸發器的動態分布參數模型和搭建試驗臺分析了太陽能集熱/蒸發器結構參數對系統性能的影響規律.

1.1.1 太陽能集熱/蒸發器類型的影響

太陽能集熱/蒸發器類型會對集熱板表面溫度、管內制冷劑壓降、流量等產生影響,進而影響系統性能系數COP.太陽能集熱/蒸發板與空氣存在對流和輻射換熱,保溫層和透明蓋板可減少集熱/蒸發板表面及背部與空氣的換熱,降低熱損失.劉立平等［10］模擬了三種不同類型的集熱/蒸發器對系統COP的影響,結果如圖1所示.可看出,集熱/蒸發器背部保溫與否對系統COP的影響不大,背部保溫的集熱/蒸發器所在系統的COP略高于無保溫結構的系統.相比之下,頂部裝透明蓋板,背面進行保溫處理的集熱/蒸發器所在系統的COP明顯高于其它兩個系統,系統COP提高了約12%.

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圖1 集熱器類型對系統COP的影響

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Fig.1

Effect of collector type on system COP



1.1.2 太陽能集熱/蒸發器結構的影響

集熱面積增加,太陽能集熱/蒸發器的吸熱量增加,則制冷劑的蒸發溫度升高;同時,蒸發溫度的提高會增大集熱/蒸發器的散熱損失.上海交通大學曠玉輝［5］經模擬研究發現,在保持集熱/蒸發管的直徑和管間距不變的情況下,增加太陽能集熱器面積可提高系統COP,但降低了集熱效率ηcoll,同時增加了集熱成本.

李振興［13］在系統其它結構參數不變的前提下,模擬了集熱板厚度對太陽能熱泵系統性能的影響.模擬結果發現,集熱板厚度由0.5 mm增至4 mm的過程中,系統平均供熱性能系數COP由4.752增至4.761,太陽能集熱器集熱效率ηcoll由1.127增至1.132.可見,集熱板厚度對系統性能的影響不大,應在滿足設計和安裝條件下盡量減小集熱板厚度,以減少初投資.

孫振華［7］在保持集熱面積不變的情況下,將鋁板熱軋吹漲式集熱/蒸發器更換為銅翅片管板式集熱/蒸發器,并進行了對比實驗.兩種不同的集熱/蒸發器結構如圖2所示,實驗結果如圖3所示.在太陽輻照度變化不大的情況下,運行過程中壓力損失明顯減小.

1.2 冷凝器結構對系統性能的影響

冷凝器是直膨式太陽能熱泵系統的能量輸出部件,用于供暖或加熱生活熱水.在滿足系統壓降的前提下,增加冷凝器面積,可降低冷凝器出口的制冷劑焓值,即增大了冷凝器換熱量,導致COP、集熱效率升高,加熱時間減少,壓縮機耗功降低.李振興［13］通過模擬發現,沉浸式冷凝盤管的長度由20 m逐步增加至80 m,系統平均COP由3.99

圖2 太陽能集熱板結構示意圖

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Fig.2

Schematic of the solar collector/evaporator

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圖3 更換集熱板前、后的制冷劑壓降

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Fig.3

Pressure drop of refrigerant before and after replacement of evaporators



增至5.05,太陽能集熱器平均集熱效率ηcoll由1.08 增至1.15,熱水加熱時間τh由144 min降至140 min,壓縮機耗功Wcomp由1.50 kWh降至1.19 kWh.可見,增加冷凝器的有效換熱面積,可對冷凝器的換熱效果起到一定的強化作用.

1.3 壓縮機容量對系統性能的影響

壓縮機為制冷劑熱力循環提供動力,其容量大小決定了運行時系統內部的制冷劑質量流量的大小,影響系統性能.Chaturvedi等 ［14］和Hawlader等 ［15］分別研究了壓縮機變容量調節對系統性能的影響,結果如圖4所示.對壓縮機進行變容量調節后,直膨式太陽能熱泵系統的性能系數會顯著提高.環境溫度為12 ℃時,將壓縮機頻率從50 Hz降低至30 Hz,系統COP提高了約12%;環境溫度為20 ℃時,將壓縮機頻率從50 Hz降低到30 Hz,系統制熱性能系數提高約50%.

2 外部參數對系統性能的影響分析

直膨式太陽能熱泵系統的結構確定后,其性能完全取決于系統的運行環境條件——外部參數.通過分析系統在外部參數發生變化時的性能,可對系統結構參數作進一步的優化和改進.

圖4 不同環境溫度下壓縮機變頻調節對直膨式太陽能熱泵系統熱性能的影響



Fig.4

Effect of frequency conversion adjustment on 

the performance of the directexpansion solar

assisted heat pump system at different ambient 

temperatures

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2.1 太陽輻照度對系統性能的影響

太陽輻射能是制冷劑蒸發的主要熱源,太陽輻照度會直接影響制冷劑的蒸發溫度,進而影響到整個熱泵循環的性能.理論研究表明,隨著太陽輻照度的增大,系統COP和熱水加熱功率Qh幾乎呈線性上升,Wcomp略有增加,τh減小,熱泵循環性能得到提高.曠玉輝［5］就太陽能輻射強度對系統性能影響的模擬結果如圖5所示.

2.2 環境溫度對系統性能的影響

環境溫度升高,系統各性能指標都得到了一定的改善.其中COP上升,集熱器集熱功率Qc和熱水加熱功率Qh均增大;τh下降;Wcomp變化較小.這是由于集熱/蒸發板與周圍空氣通過對流換熱吸收熱量,且環境溫度越高,集熱/蒸發板從空氣中吸收熱量就越多.這在一定程度上彌補了太陽能的不足,使得ηcoll增大.因此,環境溫度的升高對系統性能的改善是十分有利的.曠玉輝［5］就環境溫度對系統性能影響的模擬結果如圖6所示.

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圖5 太陽能輻射強度對系統性能的影響

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Fig.5

Effect of solar radiation intensity on system performance

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

圖6 環境溫度對系統性能的影響

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Fig.6

Effect of ambient temperature on system performance

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2.3 初始水溫對系統性能的影響

初始水溫升高,壓縮機耗電量減少,集熱效率變化不大,而達到設定溫度所需要的熱水加熱時間幾乎呈線性減少,系統平均COP因冷凝效果變差而逐漸降低.李振興［13］通過模擬發現,初始水溫Tw由5 ℃增至30 ℃的過程中,系統平均COP由5.39降至4.07,ηcoll由1.17降至1.08,τh由183 min降至84 min,Wcomp由1.46 kWh降至0.86 kWh.在模擬工況下,初始水溫平均每升高5 ℃,熱水加熱耗時平均減少10 min左右.

2.4 室外風速對系統性能的影響

室外風速對系統性能的影響則取決于集熱/蒸發板溫度與環境溫度差值的正負,即當集熱/蒸發板溫度高于環境溫度時,室外風速增大,集熱/蒸發板面與周圍空氣之間的對流換熱系數增大,導致集熱/蒸發板散熱損失增大,系統性能下降;反之,集熱/蒸發板從空氣中吸收更多的熱量,使系統性能得到改善.

3 提高直膨式太陽能熱泵系統性能的措施

近年來直膨式太陽能熱泵取得了飛速發展,但是系統初投資普遍較高.存在集熱效率低、系統容量匹配性差等問題,需要進一步改善和提高.通過對直膨式太陽能熱泵系統性能影響因素的分析,認為應從以下幾方面加以優化:

(1) 建立更加完善的動態仿真模型

增加集熱面積和冷凝器面積都可以提高直膨式太陽能熱泵系統性能.但集熱面積過大,導致壓縮機吸氣過熱度過大,制冷劑質量流量減少,從而壓縮機功耗損失增大,將對熱泵循環及系統性能產生不利影響;過大的冷凝器面積,使制冷劑充注量相對不足,系統性能下降,熱水加熱時間增大.同時兩者都會大幅增加系統的制造成本.因此,需要建立更加完善的動態仿真模型,從技術性能和經濟性能兩個方面考慮,確定最佳的集熱面積和冷凝器面積,在提高系統性能的基礎上減少初投資.

(2) 優化太陽能集熱/蒸發板結構

進行合理的管路設計,降低集熱/蒸發板壓降;采用導熱性能好、易加工的銅鋁材料相結合方式制作導熱性能強、造價低的集熱/蒸發器;適當增加集熱/蒸發板上的制冷劑流程數,改善太陽能集熱/蒸發器的集熱性能和系統整體循環性能;減小集熱板厚度,對于系統性能影響不大,但可有效減少制作材料、降低成本;在集熱/蒸發板面上增加一些強化對流換熱的設計,可減小邊界對流熱阻、增大有效傳熱面積,強化對流換熱.

(3) 研發和使用可控面積的太陽能集熱/蒸發器

設計直膨式太陽能熱泵系統時,太陽能集熱/蒸發器的面積是指在最不利工況下,系統可以穩定運行的最小面積.當太陽輻照強度大時會導致從集熱板出來的制冷劑過熱度過高,壓縮機功耗增加,COP下降,嚴重時會導致停機.為保證系統始終在最優工況下穩定可靠運行,可以研發并使用可控面積的太陽能集熱器.

(4) 太陽輻照度較高時開啟機器

有效能分析法可以確定過程的有效能損失和有效能效率,并揭示能量損耗的大小、部位和原因.墨西哥的Torres等［16］通過對直膨式太陽能熱泵系統進行有效能分析發現,太陽輻照度越大,集熱板的有效能損失越小.所以可以控制系統在太陽輻照度較高時開啟機器以提高有效能效率.

(5) 采用電子膨脹閥和變頻式壓縮機

太陽能集熱/蒸發板確定的前提下,保持壓縮機和太陽集熱板在工況變化時的容量匹配,可減小壓比、提高蒸發溫度,有效降低這兩個部件的有效能損失.建議采用變頻壓縮機和電子膨脹閥的聯合控制.電子膨脹閥控制制冷劑流量,使壓縮機容量隨蒸發壓力的改變而改變.

(6) 與蓄熱相結合

太陽輻照強度是不穩定的,存在波動性,會導致系統運行不穩定.夜間是使用生活用水量較大的時間段,而太陽輻照強度在白天較高,供需存在時間差.所以直膨式太陽能熱泵系統應與蓄熱相結合,以提高系統穩定性和能量利用率.

(7) 控制過熱度

壓縮機吸氣的過熱度對排氣溫度、其它循環特性指標、系統的安全性和經濟性都有重要影響,所以應加強對過熱度的控制.可以建立準確反映熱泵系統運行過程中過熱度變化的動態仿真數學模型,確定合適的過熱度控制參數,并結合試驗進行系統優化.

4 結 論

直膨式太陽能熱泵系統性能的影響因素很多.太陽能集熱/蒸發器結構和類型、冷凝器結構和類型、壓縮機容量、太陽輻照度、環境溫度和風速、初始水溫等都會影響系統性能.通過建立更加完善的動態仿真模型、優化太陽能集熱/蒸發板結構、使用可控面積的太陽能集熱/蒸發器、太陽輻照度較高時開啟機器、采用電子膨脹閥和變頻式壓縮機、與蓄熱相結合、控制過熱度等策略可以提高系統性能和能量利用率.

參考文獻:

［1］ SPORN P,AMBROSE E R.The heat pump and solar energy［C］∥Proceedings of the World Symposium on Appiled Solar Energy,Phoenix,1955.

［2］ 日本太陽能學會.太陽能的基礎和應用［M］.李鑒民,李安定,譯.上海:上海科學技術出版社,1982.

［3］ FRANKLIN J L,SAASKI E W,YMAGIWA A.A high efficiency direct expansion solar panel［C］∥Proceedings of 1977 FlatPlate Solar Collector Conference,Orlando,1977:187-195.

［4］ CHATURVEDI S K,MEI V.Solar collector as heat pump evaporator［C］∥Proceedings of 13th Inter Society Energy Conversion Conference,Boston,1979:4-9.

［5］ 曠玉輝.直膨式太陽能輔助熱泵空調及熱水系統的研究［D］.上海:上海交通大學,2004.

［6］ 李郁武.直膨式太陽能熱泵熱水裝置的優化分析與變容量運行研究［D］.上海:上海交通大學,2007.

［7］ 孫振華.直膨式太陽能熱泵熱水器性能改進及實驗研究［D］.上海:上海交通大學,2008.

［8］ 劉立平,闕炎振,張華.直膨式太陽能熱泵系統的熱力性能分析［J］.制冷空調與電力機械,2008,29(4):21-24.

［9］ 劉立平,趙軍,張華.直膨式太陽能熱泵系統的模型仿真［J］.太陽能學報,2009,30(5):596-601.

［10］ 劉立平,闕炎振,趙軍,等.直膨式太陽能熱泵系統的模擬分析［J］.流體機械,2008,36(7):67-71.

［11］ 趙芳.直膨式太陽能輔助熱泵實驗系統仿真與實驗研究［D］.青島:山東科技大學,2007.

［12］ 張東.直膨式太陽能熱泵熱水器的模擬分析［D］.青島:山東科技大學,2010.

［13］ 李振興.直膨式太陽能熱泵熱水系統性能的優化分析［D］.青島:山東科技大學,2010.

［14］ CHATURVEDI S K,CHEN D T,KHEIREDDINE A.Thermal performance of a variable capacity direct expansion solar assisted heat pump［J］.Energy Conversion and Management,1998,39(3/4):181-191.

［15］ HAWLADER M N A,CHOU S K,ULLAH M Z.The performance of a solarassisted heat pump water heating system［J］.Applied Thermal Engineering,2001,21(10):1049-1065.

［16］ TORRES R E,PICON N M,CERVANTES D G J.Exergy analysis and optimization of a solarassisted heat pump［J］.Energy,1998,23(4):337-344.

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信息

重大專項“R0110重型燃氣輪機研制與調試”通過驗收

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近日,中航工業沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司承擔的國家“十五”863計劃能源技術領域燃氣輪機重大專項“R0110重型燃氣輪機研制與調試”順利通過國家驗收.

R0110重型燃氣輪機專項于2002年啟動,經過12年研究探索,先后完成了燃氣輪機設計、裝配和廠內全轉速空負荷試車和外場簡單循環72 h試運行,2013年實現了聯合循環168 h試運行,并達到了項目規定的考核指標.通過專項的開展,突破了一系列關鍵技術,取得了一批具有自主知識產權的技術成果,使我國初步建立起了以R0110燃氣輪機為基礎的重型燃氣輪機設計、制造和試驗平臺,具備了重型燃氣輪機自主研制試驗能力.

(王 波)

設計直膨式太陽能熱泵系統時,太陽能集熱/蒸發器的面積是指在最不利工況下,系統可以穩定運行的最小面積.當太陽輻照強度大時會導致從集熱板出來的制冷劑過熱度過高,壓縮機功耗增加,COP下降,嚴重時會導致停機.為保證系統始終在最優工況下穩定可靠運行,可以研發并使用可控面積的太陽能集熱器.

(4) 太陽輻照度較高時開啟機器

有效能分析法可以確定過程的有效能損失和有效能效率,并揭示能量損耗的大小、部位和原因.墨西哥的Torres等［16］通過對直膨式太陽能熱泵系統進行有效能分析發現,太陽輻照度越大,集熱板的有效能損失越小.所以可以控制系統在太陽輻照度較高時開啟機器以提高有效能效率.

(5) 采用電子膨脹閥和變頻式壓縮機

太陽能集熱/蒸發板確定的前提下,保持壓縮機和太陽集熱板在工況變化時的容量匹配,可減小壓比、提高蒸發溫度,有效降低這兩個部件的有效能損失.建議采用變頻壓縮機和電子膨脹閥的聯合控制.電子膨脹閥控制制冷劑流量,使壓縮機容量隨蒸發壓力的改變而改變.

(6) 與蓄熱相結合

太陽輻照強度是不穩定的,存在波動性,會導致系統運行不穩定.夜間是使用生活用水量較大的時間段,而太陽輻照強度在白天較高,供需存在時間差.所以直膨式太陽能熱泵系統應與蓄熱相結合,以提高系統穩定性和能量利用率.

(7) 控制過熱度

壓縮機吸氣的過熱度對排氣溫度、其它循環特性指標、系統的安全性和經濟性都有重要影響,所以應加強對過熱度的控制.可以建立準確反映熱泵系統運行過程中過熱度變化的動態仿真數學模型,確定合適的過熱度控制參數,并結合試驗進行系統優化.

4 結 論

直膨式太陽能熱泵系統性能的影響因素很多.太陽能集熱/蒸發器結構和類型、冷凝器結構和類型、壓縮機容量、太陽輻照度、環境溫度和風速、初始水溫等都會影響系統性能.通過建立更加完善的動態仿真模型、優化太陽能集熱/蒸發板結構、使用可控面積的太陽能集熱/蒸發器、太陽輻照度較高時開啟機器、采用電子膨脹閥和變頻式壓縮機、與蓄熱相結合、控制過熱度等策略可以提高系統性能和能量利用率.

參考文獻:

［1］ SPORN P,AMBROSE E R.The heat pump and solar energy［C］∥Proceedings of the World Symposium on Appiled Solar Energy,Phoenix,1955.

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［4］ CHATURVEDI S K,MEI V.Solar collector as heat pump evaporator［C］∥Proceedings of 13th Inter Society Energy Conversion Conference,Boston,1979:4-9.

［5］ 曠玉輝.直膨式太陽能輔助熱泵空調及熱水系統的研究［D］.上海:上海交通大學,2004.

［6］ 李郁武.直膨式太陽能熱泵熱水裝置的優化分析與變容量運行研究［D］.上海:上海交通大學,2007.

［7］ 孫振華.直膨式太陽能熱泵熱水器性能改進及實驗研究［D］.上海:上海交通大學,2008.

［8］ 劉立平,闕炎振,張華.直膨式太陽能熱泵系統的熱力性能分析［J］.制冷空調與電力機械,2008,29(4):21-24.

［9］ 劉立平,趙軍,張華.直膨式太陽能熱泵系統的模型仿真［J］.太陽能學報,2009,30(5):596-601.

［10］ 劉立平,闕炎振,趙軍,等.直膨式太陽能熱泵系統的模擬分析［J］.流體機械,2008,36(7):67-71.

［11］ 趙芳.直膨式太陽能輔助熱泵實驗系統仿真與實驗研究［D］.青島:山東科技大學,2007.

［12］ 張東.直膨式太陽能熱泵熱水器的模擬分析［D］.青島:山東科技大學,2010.

［13］ 李振興.直膨式太陽能熱泵熱水系統性能的優化分析［D］.青島:山東科技大學,2010.

［14］ CHATURVEDI S K,CHEN D T,KHEIREDDINE A.Thermal performance of a variable capacity direct expansion solar assisted heat pump［J］.Energy Conversion and Management,1998,39(3/4):181-191.

［15］ HAWLADER M N A,CHOU S K,ULLAH M Z.The performance of a solarassisted heat pump water heating system［J］.Applied Thermal Engineering,2001,21(10):1049-1065.

［16］ TORRES R E,PICON N M,CERVANTES D G J.Exergy analysis and optimization of a solarassisted heat pump［J］.Energy,1998,23(4):337-344.

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信息

重大專項“R0110重型燃氣輪機研制與調試”通過驗收

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近日,中航工業沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司承擔的國家“十五”863計劃能源技術領域燃氣輪機重大專項“R0110重型燃氣輪機研制與調試”順利通過國家驗收.

R0110重型燃氣輪機專項于2002年啟動,經過12年研究探索,先后完成了燃氣輪機設計、裝配和廠內全轉速空負荷試車和外場簡單循環72 h試運行,2013年實現了聯合循環168 h試運行,并達到了項目規定的考核指標.通過專項的開展,突破了一系列關鍵技術,取得了一批具有自主知識產權的技術成果,使我國初步建立起了以R0110燃氣輪機為基礎的重型燃氣輪機設計、制造和試驗平臺,具備了重型燃氣輪機自主研制試驗能力.

(王 波)

設計直膨式太陽能熱泵系統時,太陽能集熱/蒸發器的面積是指在最不利工況下,系統可以穩定運行的最小面積.當太陽輻照強度大時會導致從集熱板出來的制冷劑過熱度過高,壓縮機功耗增加,COP下降,嚴重時會導致停機.為保證系統始終在最優工況下穩定可靠運行,可以研發并使用可控面積的太陽能集熱器.

(4) 太陽輻照度較高時開啟機器

有效能分析法可以確定過程的有效能損失和有效能效率,并揭示能量損耗的大小、部位和原因.墨西哥的Torres等［16］通過對直膨式太陽能熱泵系統進行有效能分析發現,太陽輻照度越大,集熱板的有效能損失越小.所以可以控制系統在太陽輻照度較高時開啟機器以提高有效能效率.

(5) 采用電子膨脹閥和變頻式壓縮機

太陽能集熱/蒸發板確定的前提下,保持壓縮機和太陽集熱板在工況變化時的容量匹配,可減小壓比、提高蒸發溫度,有效降低這兩個部件的有效能損失.建議采用變頻壓縮機和電子膨脹閥的聯合控制.電子膨脹閥控制制冷劑流量,使壓縮機容量隨蒸發壓力的改變而改變.

(6) 與蓄熱相結合

太陽輻照強度是不穩定的,存在波動性,會導致系統運行不穩定.夜間是使用生活用水量較大的時間段,而太陽輻照強度在白天較高,供需存在時間差.所以直膨式太陽能熱泵系統應與蓄熱相結合,以提高系統穩定性和能量利用率.

(7) 控制過熱度

壓縮機吸氣的過熱度對排氣溫度、其它循環特性指標、系統的安全性和經濟性都有重要影響,所以應加強對過熱度的控制.可以建立準確反映熱泵系統運行過程中過熱度變化的動態仿真數學模型,確定合適的過熱度控制參數,并結合試驗進行系統優化.

4 結 論

直膨式太陽能熱泵系統性能的影響因素很多.太陽能集熱/蒸發器結構和類型、冷凝器結構和類型、壓縮機容量、太陽輻照度、環境溫度和風速、初始水溫等都會影響系統性能.通過建立更加完善的動態仿真模型、優化太陽能集熱/蒸發板結構、使用可控面積的太陽能集熱/蒸發器、太陽輻照度較高時開啟機器、采用電子膨脹閥和變頻式壓縮機、與蓄熱相結合、控制過熱度等策略可以提高系統性能和能量利用率.

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信息

重大專項“R0110重型燃氣輪機研制與調試”通過驗收

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近日,中航工業沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司承擔的國家“十五”863計劃能源技術領域燃氣輪機重大專項“R0110重型燃氣輪機研制與調試”順利通過國家驗收.

R0110重型燃氣輪機專項于2002年啟動,經過12年研究探索,先后完成了燃氣輪機設計、裝配和廠內全轉速空負荷試車和外場簡單循環72 h試運行,2013年實現了聯合循環168 h試運行,并達到了項目規定的考核指標.通過專項的開展,突破了一系列關鍵技術,取得了一批具有自主知識產權的技術成果,使我國初步建立起了以R0110燃氣輪機為基礎的重型燃氣輪機設計、制造和試驗平臺,具備了重型燃氣輪機自主研制試驗能力.

(王 波)