宽温域R134a/CO₂复叠式空气源热泵系统性能分析研究

摘要

针对低环境温度、高出水温度的宽温域供热需求，设计开发了R134a/CO₂复叠式空气源热泵系统，研究了中间温度、蒸发温度及冷凝温度等工况参数变化对系统性能系数（COP）与级间质量流量比的影响.采用烟用分析方法获得了系统的烟用损失及烟用效率随蒸发温度的变化情况．同时，探讨了在复叠式空气源热泵系统各级回路中增加回热器后回热器效能对系统性能的影响．结果表明：宽温域R134a/CO₂复叠式空气源热泵系统COP随中间温度升高先增大后减小，存在最佳中间温度可以使系统性能最佳，蒸发温度为-50℃、冷凝温度为70℃时，最佳中间温度约为2℃，对应系统最大COP为1.86；级间质量流量比随中间温度升高而增大，增幅为40.87%～49.30%；系统COP与级间质量流量比均随蒸发温度升高而增大，随冷凝温度升高而减小．在冷凝温度不变时，系统总烟用损失随蒸发温度升高而减小，从12.72 kW减小至11.19 kW；总烟用损失中高温级电子膨胀阀和压缩机的占比较大，分别为36.11%～37.82%和15.54%～17.08%，具有较大优化潜力；系统烟用效率随蒸发温度升高从0.61减小至0.57．系统两级回路增加回热器后，系统COP及烟用效率呈现相同的变化趋势，均随着高温级回热器效率的增加而增大，随着低温级回热器效率的增加而减小，最佳组合的高、低温级回热器效率分别为0.9和0.1，相较于无回热器系统，COP和烟用效率分别提升了3.76%和3.28%.

关键词

R134a/CO₂复叠式空气源热泵 / 宽温域 / 中间温度 / 回热器