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英国空气能热泵热水器设计

更新时间  2022-07-14 00:27 阅读
本文摘要:1.热泵热水器由于CO2跨临界循环效率高,因此可用于热水器中的热水生产。它可以提供60至95度的高温热水,因此不需要增补加热。在最佳气体冷却器压力下,TH图中的热泵热水器的循环如图1所示,其中都会用水为5度,生活热水(DWH)为70度。 图1:热泵热水器的温度焓图热泵中的热水器由两个热交流器,低压入口阀和一个储水箱组成。热泵热水器的更简朴示意图如图2所示。水从水箱顶部60至95度的A点取水,并与50至55度的冷水混淆。 然后,将这种混淆水用于满足系统需求。

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1.热泵热水器由于CO2跨临界循环效率高,因此可用于热水器中的热水生产。它可以提供60至95度的高温热水,因此不需要增补加热。在最佳气体冷却器压力下,TH图中的热泵热水器的循环如图1所示,其中都会用水为5度,生活热水(DWH)为70度。

图1:热泵热水器的温度焓图热泵中的热水器由两个热交流器,低压入口阀和一个储水箱组成。热泵热水器的更简朴示意图如图2所示。水从水箱顶部60至95度的A点取水,并与50至55度的冷水混淆。

然后,将这种混淆水用于满足系统需求。自来水从C点的底部进入水箱以笼罩抽取的水。泵在D和E之间运行以使水循环。调治水的质量流量并优化压力,以实现最大的COP。

图2:带有单个DHW储水箱的热泵热水器的原理图。图3:具有许多单个DHW水箱的非住宅热泵热水器对于非住宅用途,许多热水箱可以串联毗连,如图3所示。2.差别热泵热水器的比力:分析了四种差别的热泵热水器以比力其性能(Hjerkinn,2007年)A.带冷凝器和减温器(DSH)的R134热泵B. R134a热泵,带有过冷器(SC),冷凝器和减温器C.R134a热泵,带有吸气热交流器(SGHX),冷凝器和减温器D.带有单逆流气体冷却器的CO2热泵,优化了气体冷却器压力争4:差别热泵热水器的系统设计和散热历程的温度曲线Hjerkinn获得的效果如图5和6所示,与最有效的R134a热泵热水器相比,CO2热泵热水器在进水温度和蒸发器温度规模内的COP更高。

图5:差别热泵的COP与蒸发器温度的关系。图6:差别热泵的COP与进水温度的关系。3.二氧化碳热水器的实验室测试:在已往的几年中,差别的人测试了差别的热泵原型。

他们都使用了低压吸收器,吸气热交流器和管内换热管。一种。一台50 kW原型CO2 HPWH的实验室测试–挪威它于1998年在挪威SINTEF能源研究公司的挪威举行了测试。

原型如图7所示。Rieberer和Halozan(1997),Hwang和Radermacher(1998)以及Saikawa和Hashimoto(2000)等人盘算并分析了容量规模为5至20 kW的COP值。图7:在SINTEF能源研究中测试的原型(Neksa等,1998)图8:瑞士制造的原型草图(Anstett,2006年)b。

60 kW原型CO2 HPWH的现场测试–瑞士该系统在瑞士举行了测试,其示意图如图8所示。该系统是在70度热水和20度自来水以及差别情况温度下举行分析的。C。美国60 kW原型CO2 HPWH的现场测试。

该原型机在美国举行了测试,并以90升/小时的流量测试了60至80度的热水。这些单元没有商业化。该原型的草图如图9所示。

图9:美国使用的原型草图(Sienel,2006年)4. Eco Cute市售:日本政府推出了环保节能的热泵,因为它们既节能又环保。有许多生态可爱的住宅制造商以及商业制造商。图10显示了商用和住宅生态可爱热泵热水器制造商的示例。图10:来自Denso,Corona,Daiken,Hitachi,Matsushita,Mitsubishi和Sanyo的日本生态可爱热泵5.集成系统:空间加热和热水加热:衡宇用集成热泵既可以举行空间加热又可以举行水加热。

集成式CO2热泵可以在三种模式下事情。仅热水加热仅空间供暖同时加热热水和空间5.1:气体冷却器和DHW储罐的可能设计集成式二氧化碳热泵可以具有以下设计5.1.1:外部CO2气体冷却器在这些系统中,CO2外部气体冷却器毗连到单个DHW储罐。气体冷却器可以用另外三种方式毗连。

A.单个气体冷却器单元在这种设计中,只有一个气体冷却器,该气体冷却器毗连到单个DHW储罐和热交流器。如下图所示,空间加热可以分为三种类型,名称划分为T1.1,T1.2或T1.3。图11:单个外部气体冷却器的设置以及空间加热热交流器和DHW储罐的可能设计B.二部气体冷却器(两个气体冷却器单元,在CO2侧串联或并联)在这种类型的设计中,系统中有两个气体冷却器。思量下面的图12。

在图12中,GC2.1,GC2.2和GC 2.3是显示两个并联和串联的气体冷却器的设置的图。当它们与T2.1划分毗连时,它们可以提供三种差别的设计。

对于GC2.1,有两个并联的气体冷却器。它可以提供高温空间加热和水加热。在仅空间供暖且仅DHW的情况下,COP相同,但组合模式将降低COP。

因此,平均而言,它的COP低于基线系统。对于GC2.2和2.3,有两个串联的气体冷却器,空间加热气体冷却器划分位于DHW气体冷却器之前和之后。在仅空间供暖且仅DHW的情况下,COP相同,但组合模式将提供较低的COP。

因此,平均而言,它的COP低于基线系统。图12:毗连到单个DHW的两方和三方气体冷却器的设置。

GC =气体冷却器,CW =自来水C.三方气体冷却器(三个气体冷却器单元,在CO2侧串联)图12显示了名称为GC 2.4的设置。它显示了三个气体冷却器,称为三方气体冷却器设计。气体冷却器首先用于DHW的预热,然后用于空间加热,最后用于DHW的再加热。这是最有效的系统设计。

5.1.2:集成式CO2气体冷却器和DHW储罐在这些系统中,气体冷却器设计为管式盘管,然后以某种方式放入储罐内。思量下面给出的图13。图13:集成式气体冷却器和单个DHW储罐的差别设计5.2:使用三方气体冷却器的集成式二氧化碳热泵系统最节能的设计是使用三方气体冷却器,这意味着有三个串联的气体冷却器,第一个用于DHW的预热,第二个用于空间加热,第三个用于水的再加热(Stene 2004,2005) )。

此设计仅可用于空间供暖,仅用于DHW,也可用于组合模式。设计如下图所示。图14:带有三方气体冷却器的基线CO2热泵的设计(Stene,2004年)下图给出了上述设计的一些特征。

图15:上述差别设置的重要特征1.能够以组合模式提供高温空间加热(tSH>50ºC)2.能够以组合模式提供高温DHW(tDHW>60ºC)3,与基准CO2热泵系统相比,气体冷却器单元,热交流器和DHW储罐系统的技术庞大性:较高=作为基准系统,较低=比基准系统简朴4.DHW电路中对泵的要求–泵所需的电力输入功率5.空间加热(SH)模式下的COP:较高=与基准系统相同的COP,较低=与基准系统相比力低的COP6.家用热水(DHW)加热模式下的COP:较高=相同COP,较低=低于基准系统的COP7.组合加热模式下的COP:较高=相同COP,较低=低于基准系统的COP5.3市售的集成式二氧化碳热泵集成式CO2系统是2001年由日本市场首先开发的。DensoCorp. Ltd到2007年售出了100,000套。在欧洲市场,这些系统由三洋制造商推出。

下图显示了三洋集成式二氧化碳热泵示意图。图16:使用情况空气作为热源的三洋集成式CO2热泵接待关注:郭鹏学暖通。


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