内蒙古地区中水源热泵机组变工况性能实验研究.docx

内蒙古地区中水源热泵机组变工况性能实 验研究 (内蒙古工业大学能源与动力工程学院，内蒙古 呼和 浩特 010051) 摘 要：针对内蒙古地区水资源缺乏，常规水源热泵的 应用受到限制的现状，本文选择中水作为热泵的冷热源， 对中水源热泵机组运行工况进行模拟，得到了该机组在不 同工况下的制冷或制热量和耗功量的变化曲线，进一步对 其进行分析，得到该机组的性能系数变化曲线，这一试验 证明：中水源更适合作为热泵的冷热源。 关键词：中水源；热泵；变工况；性能系数 中图分类号：TM621.4 文献标识码：A 文章编号： 10076921(XX)08008502 内蒙古地区地处我国北方寒冷地区，供暖时间长达半 年，消耗大量的一次能源，同时内蒙古地区也属缺水地区， 常规热泵的应用受到限制1，寻找一种经济合理的采暖 方式成了当务之急。针对该现状，中水回用有了很大的空 间2。在内蒙古地区，很多高校都有中水回用的项目， 在此基础上对中水的热量进行利用3-4，建立中水源热 泵系统5-6，不仅可以节约一次能源，还可以节约地下 水的使用量。 1 实验台的建立及实验方案的确定 经过对内蒙古地区中水温度的测试得知，冬季中水的 温度 1317，夏季中水的温度 2025。本实验利用内 蒙古科技厅正在运行的地下水源热泵系统来模拟中水源热 泵的运行工况，对中水源热泵系统的各运行工况进行测试。 2 实验测试及计算原理 对机组的测试主要关注中水源热泵机组在各种运行工 况下的性能表现，主要测试温度、压力、流量和电流信号。 本实验中热泵机组：制冷工况机组型号：LSBLG- 290，实用制冷量为 293.2kW，压缩机功率为 62.2kW；制 热工况机组型号：LSBLG-190，实用制热量为 187kW，压缩 机功率为 40.2kW。 国标中规定，制冷量和制热量的测试采用液体载冷剂 法，计算公式如下所示： Qc=qmCp(tein-teout) Qh=qmCp(tcout-tcin) 式中：Qc 机组制冷量，W； Qh机组制热量，W； qm冷热水质量流量，kg/s； Cp定压比热容，J/kg； tein 蒸发器进水温度，； teout蒸发器出水温度，； tcin冷凝器进水温度，； tcout冷凝器出水温度，； 机组总输入电功率为：PUI 式中：ZK(机组总输入电功率，W； 机组输入电压，V； 机组输入电流，A。 性能系数 COP(Coefficient Of Performance)为： 740)this.width=740“ border=undefined 式中：COPC制热工况下的性能系数； COPh制冷工况下的性能系数。 3 实验结果分析 3.1 制热工况下：保证蒸发器侧中水进水温度相同进 行测试，图 1、2、3 是制热量、输入功率、机组制热性能 系数曲线。 740)this.width=740“ border=undefined 740)this.width=740“ border=undefined 从图 2 可以看出在中水进水温度相同的条件下，热泵 机组制热量随冷凝器出水温度的上升有所降低，而且蒸发 器侧中水进水温度的上升时，制热量随之上升的比较明显。 并从图中知，在蒸发器侧中水温度从 13上升到 15时， 制热量的变化速度要小于从 15上升到 17的过程，说明 蒸发器侧中水进水温度愈高对制热量越有帮助。 图 3 可知：在蒸发器侧中水进水温度不变的情况下， 随着冷凝器出水温度的上升，机组的输入功率呈明显上升 的趋势，结合图 2 中表现的制热量下降的趋势，导致了图 4 中制热性能系数下降；在冷凝器出水温度不变时，随着蒸 发器侧中水进水温度的上升，输入功率呈缓慢增大的趋势， 机组的制热量也在增大，对应制热工况下的性能系数曲线 可看出性能系数也在上升，但它的上升趋势比较平缓。说 明制热量的变化趋势要快于输入功率的变化趋势，热泵机 组能够以较高的性能运行。 3.2 制冷工况下：保证中水源热泵机组冷凝器侧进水 温度相同进行测试。 图 5、6、7 分别为制冷工况下制冷量、输入功率和制 冷性能系数的变化曲线。 由图 5 可以看出，在冷凝器进水温度相同条件下，制 冷量随蒸发器出水温度的上升而增大；在蒸发器出水温度 不变时，机组制冷量随冷凝器进水温度上升而减小趋势很 明显。但机组的制冷量随冷凝器进水温度的变化的过程中， 其变化趋势的大小是不同的，从图中可看出 2022的变 化趋势要比 2224的趋势要快一些。可见：中水温度的 变化对热泵机组的制冷量产生十分重要的影响。 由图 6、7 可以看出：在蒸发器出水温度不变的情况下， 随着冷凝器进水温度的上升，机组的输入功率上升，制冷 性能系数下降；在冷凝器进水温度不变，蒸发器出水温度 上升时，输入功率增大缓慢，增长幅度低于制冷量上升幅 度，因此，制冷性能系数呈现逐渐增加的趋势。 4 结论 4.1 对于供暖期较长的内蒙古地区来说，由于中水的 温度高于同季节地表水、地下水的水温，中水更适合作为 热泵机组的冷源。 4.2 中水作为热泵的冷热源时，各种工况下热泵机组 均能在较高的性能下运行，可以达到节能减排的目的。 4.3 该实验研究为内蒙古地区中水源热泵的应用提供 了有价值的数据。 参考文献 1 江亿.建筑节能实现可持续发展的必由之路 J.科技潮，XX，198(6)：13. 2 Siwei L. Chinese