R32在低温空气源热泵机组中的应用研究

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1、R32在低温空气源热泵机组中的应用研究(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：热能工程系工程领域：动力工程申请人：刘长路指导教师：吴晓敏教授联合指导教师：范新研究员二○一七年五月DevelopmentandResearchonLowTemperatureAirSourceHeatPumpUsingRefregerantR32ThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringbyLiuCha

2、nglu（PowerEngineering）ThesisSupervisor:ProfessorWuXiaominAssociateSupervisor:ResearchFellowFanXinMay,2017摘要摘要R32因其具有良好的综合特性已成为国内制冷空调行业中R22的长期替代制冷剂之一。低温空气源热泵也因其节能、环保的特点在北方供暖市场大受欢迎。但是，两者结合在实际应用中还存在一些问题，主要是低温环境下排气温度高、制热性能差。因此，研究R32空气源热泵系统在低温环境下的排气温度控制方式、改善系统低温制热特性，具有重要的理论意义和实用价值。论文的主要工作及成果如下：

3、首先根据R32空气源热泵在低温下应用特点，提出采取中间喷气的方法降低高排气温度和提高制热特性，同时匹配排气温度综合控制措施；在理论对比分析中间喷气系统和常规系统对热泵机组性能影响的基础上，设计并研制了一台实验样机；然后，实验研究不同制冷和制热工况下，带中间喷气系统及常规系统R32机组各自的制冷和制热性能；最后，将研发的样机应用于替代燃煤锅炉供暖示范项目中并进行测试，对比分析其经济效益和环保效益。在所有制冷实验测试工况下，带中间喷气系统与常规系统的压缩机排气温度均在安全范围之内；且中间喷气系统的制冷量和输入功率均明显增加，而排气温度明显下降，但制冷COP变化不大；两种运行模式

4、下制冷量的差值、功耗的差值及排气温度的差值均随室外环境温度的增高而增大。在制热实验测试工况运行时，与常规系统相比，中间喷气系统的制热量、输入功率和制热COP均明显提升，而排气温度显著下降；两种运行模式下，随着室外环境温度的降低，制热量、功耗及制热能效比均减小，而压机排气温度升高，常规系统在环境温度降为-5℃时，排气温度已接近安全运行的最高限定值125℃，中间喷气系统在环境温度降为-15℃时，排气温度最高不超过115℃。现场测试研究表明：在整个供暖季期间，尽管室外环境温度变化较大，但室内温度基本稳定，且在室外环境温度最低-17℃时，室内温度仍维持在20℃以上；一个供暖期间的折

5、合运行费用21.7元/㎡，低于北京市平均供热收费24元/㎡；耗能折标煤7.16t，比燃煤锅炉供暖减少45%的燃煤，有明显的减排和节能效益。关键词：R32；空气源热泵；中间喷气系统；应用IAbstractAbstractR32hasbecomeoneofthelong-termalternativerefrigerantsofR22intherefrigerationandairconditioningindustryofChinaduetoitsgoodcomprehensiveproperties.Lowambienttemperatureairsourceheatpum

6、p(ASHP)alsobecomespopularbecauseofitsenergysaving,environmentalprotectionfeaturesinthenorthernheatingmarketpopular.However,thecombinationofthetwointhepracticalapplicationisfacingsomeproblems,suchaslowtemperatureenvironment,highdischargetemperature,lowheatingcapacity.Itisthusimportanttorese

7、archthedischargetemperaturecontrolandperformanceimprovementofASHPusingR32inlowambienttemperature.Thecontentsofthisthesisareasfollows.AccordingtothefeaturesofASHPusingR32inlowambienttemperature,adesigncombiningvaporinjectionanddischargetemperaturecontrolispropo