为了适应农作物种子等产品的恒温烘干要求和节能减排的目标,研发了一种太阳能与空气源热泵并联加热的农作物烘干机及其恒温控制系统。烘干机内采用封闭流动的纯净水为传热介质,用储水箱来储存热能。恒温控制系统采用LPC2103单片机,在水箱和烘干房等处设置多个温度传感器,组成一个闭环控制系统,能够根据天气和烘干物料情况选择节能的加热烘干模式。控制系统使用加入Smith预估环节的模糊PID控制算法,使烘干过程维持在设定温度范围内。通过系统仿真和实际应用,研发的太阳能热泵烘干机可提高烘干效率和工艺稳定性,能够满足农作物种子等恒温烘干需求。

密集烤烟房内气流形式分为上升式和下降式,为了研究不同气流形式对密集烤房装烟室内温度气流组织的影响,获得具有较为均匀温度气流组织分布的烤房结构形式,以空气源热泵烤房作为研究对象,利用FLUENT对两种气流形式烤房进行热力学分析比较,得出气流上升式烤房具有更为均匀的温度气流组织分布。并以贵州省毕节地区两种烤房为试验对象进行烘烤试验,结果证明气流上升式烤房烘烤效果更佳,从而得出烤房内均匀的气流组织分布能得到更好的烘烤效果,为烤房结构形式的选择提供了有力的依据。

基于R134a压焓图和Cleland计算模型,分析了低温环境下运行参数对两级压缩一次节流中间不完全冷却空气源热泵系统性能的影响。结果表明：冷凝温度和蒸发温度是影响系统COP的主要因素,且蒸发温度影响更大;冷凝器出口处过冷度对系统COP和低压级制冷剂流量的影响较小,高压级制冷剂流量随过冷度的增加而减少,且减少幅度随蒸发温度和冷凝温度的升高而逐渐增大;系统蒸发器出口处过热度几乎不影响COP;高压级压缩机的排气温度随蒸发器出口处的过热度增加而增大;而高、低压级制冷剂流量随蒸发器出口处过热度的增加而降低,且降低幅度随蒸发温度的降低逐渐降低,但基本不受冷凝温度的影响。

针对北京地区空气源热泵散热器供暖系统进行了实测研究,对系统运行期间的各房间空气温度、机组供回水温度及散热器表面温度、系统供热量、耗电量进行了实测。测试结果表明,该系统能够满足室内热舒适性的要求,室内温度维持在15℃以上,且温度分布均匀;供热系统性能稳定,供热量和制热性能系数COP都能保持在稳定状态,测试期内供热系统的COP约为2.8。

在典型夏热冬暖地区搭建了空气源热泵与太阳能复合热水供应试验系统,设定了用水时间表,以每天8：00至18：00为测试周期进行测试研究.结果表明：测试周期内供应不低于40℃热水390L以上时,日累计辐照量〈5MJ/m2条件下,日集热效率多处于10%以下,热泵单元基本上承担全部的用水制热量,能效系数在4.4以上;日累计辐照量〉7.5MJ/m^2条件下,日集热效率多处于30%-50%,相对于热泵单独运行的条件可将能效提高10%-70%;系统运行的综合能效随着太阳能集热单元集热效果提升而增大,日照充足条件下系统综合能效可达10以上.

环境及水箱温度是影响空气源热泵热水器运行性能的重要因素，借助焓差试验台测试了5个不同环境温度条件下热水器的非用水及用水过程的能效系数。结果表明，在20℃以上环境中，保证45℃供水时，热水器COP均为3以上，尤其在30℃以上环境中，提供50℃用水时COP达到4以上；在2℃及以下环境中，保证40℃用水时COP维持在2左右。按照标准年日平均温度分布划分5个温度区间，分别以已经测试的5个工况中用水加热阶段的能效表征每个温度区间的运行性能，给定日用水制热量，考虑寒冷程度对用水频率的影响，评价了寒冷地区、夏热冬冷地区及夏热冬暖地区的全年运行综合能效，结果表明：夏热冬暖地区空气源热泵热水器最具适用性，寒冷地区也具有推广使用的潜力。

选用REFPROP9.0制冷剂计算程序，分析模拟了R22和R417A在4种不同配比下混合构成制冷剂的热物性参数，并计算了不同比例下的理论循环特性，得到最佳比例为7：3。在2种低温工况（-7.6℃和-12℃）下，分别将4种混合制冷剂充注到一台低温空气源热泵机组，对压缩机吸排气压力、压缩机吸排气温度、压缩机功率、制热量、能效比等参数进行测试记录，并与R22制冷剂进行对比分析。结果表明：试验和理论相一致，最佳比例为7：3。该混合制冷剂系统的单位制热量和COP略低于R22系统，但是吸、排气压力，吸、排气温度以及压缩机运行功率均低于R22。

试验研究了蒸发器侧空气流量及用水量对空气源热泵热水机的换热特性的影响。结果表明:蒸发器侧空气流量和水箱出水流量对水箱的水温影响很大;蒸发器空气侧流量越大,蒸发器出口温度越高,随着空气流量从大到小,蒸发器出口温度分别提高了10.20,8.90,5.70℃;系统瞬时COP随着蒸发器空气侧空气流量的增大而增大,而在同一空气流量下,瞬时COP随着时间的增加而减少,瞬时COP下降率分别为1.53%,2.05%,2.92%;故障工况下蒸发器空气侧空气流量对机组瞬时COP的影响很大,机组在故障工况下的瞬时能效比很低,且能效比波动符合换热强弱交替的变化趋势。

针对某医院示范改造项目应用 R32 空气源热泵系统的供暖运行性能开展试验研究,分析示范建筑的环境温度及室内温度变化情况,计算 R32 热泵系统的总制热量、总能耗和供暖季综合性能系数,并研究系统在低环境温度下的运行情况。结果表明,R 32 空气源热泵的供暖效果良好,整个供暖季的系统综合性能系数为 2.91,室内平均温度达 17.8 ℃,在环境温度为-12.5 ℃左右时,R 32 空气源热泵系统的供水温度约为 41 ℃,平均系统能效为 2.2。

由于CO2具有环保和独特的热力学优势,其用于家用热泵热水器领域已获得巨大的发展。为研究CO2热泵热水器系统运行特性受外界因素影响的变化规律,自行搭建了一台空气源CO2热泵热水器试验台开展试验研究。试验表明随着冷却水体积流量从48.94 L/h增加到75.2 L/h,空气源CO2热泵热水器系统制热量提升49%,制热系数比原来增加了0.7倍;随着室外环境温度从-3℃升高到13℃,空气源CO2热泵热水器系统制热量提升28%,制热系数比原来增加了1.5倍,室外环境温度对压缩机的吸气压力影响较大。本文的试验研究结果为后续的CO2空气源热泵热水器的系统优化提供技术支持。