Performance investigation翻译 on a multi-unit heat pump for simultaneous temperature.doc

混合热泵温湿度同时控制的性能研究 翻译人：黄旺来 摘要 混合热泵是通过同时控制温度和湿度来改善能源效率和热舒适性。两个并联连接的冷凝器应用于系统，分别安装在室内蒸发器和室外机的后面。热泵可以运行四种模式，包括制热、制冷和没有、部分或全部冷凝热回收的除湿模式。实验调查研究表明温度控制能力从制冷3.5kw到制热3.8kw冷热效率高3.5kw/kw，而且出事率大概是2.0kg/h。提供的空气温度和湿度能够通过调节室内或室外的空气体积高精度和高效率地同时控制。它为全年运行的住宅建筑的室内温湿度同时控制提出了完整和高效的解决方法。 1.介绍 蒸汽压缩循环热泵是高效的方式，用于空间制冷、制热、除湿和提供热水。当蒸发温度低于空气露点温度时，蒸发器能从空气中除湿和降低空气温度，而冷凝器能增加空气或水的温度，因为冷凝温度高于露点温度。正如图1所示，热泵用于住宅或商用空调时，能运行制冷或制热模式，通过四通阀全年运行。室内空气在制冷模式下通过蒸发器被冷却或除湿，在制热模式下通过冷凝器被加热。这使空气处理设备易操作，通过蒸发器同时制冷和除湿。然而，在大部分情况下，湿负荷不能很好地匹配冷负荷。例如，在中国南部，夏天的冷负荷和湿负荷都很大，在春天和秋天，湿负荷较高而冷负荷低，而在冬天热负荷是稳定的。此外，冷负荷和热负荷每天随室内和室外条件改变，所以它很难同时地要求空气温度和湿度。因而，一些设备被安装用于预热空气，它会增加能源消耗和设备复杂性。 一些新空调系统被提议温湿度独立控制，尤其是用固体或液体干燥剂除湿的。在不同的冷湿负荷下，热泵系统通过制冷或制热控制空气温度，而干燥剂通过除湿控制空气湿度。固/液体干燥剂理论上能通过60-80摄氏度热循环被回收，当干燥剂的回收受废热或可再生能源的回收利用，比如太阳能的影响时，使它有效率。然而，如果没有可获得的废热或太阳能，干燥剂的回收就是能量消耗。一些新的回收技术例如超神波回收和电渗透回收正在被研究。尽管实验结果表明这些回收技术可行性和有效性离现实应用仍然很远。此外，一体式热泵和干燥剂系统是复杂的和占空间的，使它很难应用于禁止使用废热和太阳能高密度的住宅建筑。 热泵也应用于同时利用蒸发器和冷凝器，比如一些混合功能热泵。热泵热水器能实现空间制冷和蒸发器除湿和冷凝器水加热，它是热泵应用于住宅和商业建筑的一种有效方式。热泵除湿是另一种有效的方式，被广泛应用于住宅除湿和工业农作物、纸张、纺织品、木材 等的干燥。传统的热泵除湿机冷凝器是装在蒸发器的后面，正如图2所示。因此，空气通过蒸发器被冷却和除湿，然后被冷凝器加热到一个高的温度。通常，热泵中冷凝热比蒸发热大，所以空气最后被除湿和加热。 图3展示了空调和热泵除湿机的空气处理过程。室内空气（点1）是冷却的通过空调蒸发器或者除湿机除湿（点2），空气通过除湿机的冷凝器被加热（点3）。通过开关这样的系统控制房间空气湿度，会使房间的空气温湿度有一个较大的波动。大部分的应用，冷热和湿负荷改变与室外环境改变不是一天就是一年。因此，这种系统对全年运行的温湿度独立控制既不是有效的也不是合适的。 混合热泵的温湿度同时控制通过调节冷凝热重获率，并且进行实验分析它的性能和合法化它的可行性。 混合热泵的方案 图4展示了混合热泵系统同时调节温湿度。两个并联连接的冷凝器被应用在系统中，一个安装在室外环境，通过调节空气体积来控制空气离开室内冷凝器的温度。室内空气通过室内风扇从HE1和HE2流出。四通阀是用来控制系统运行制热模式或制冷模式的全年运行。四种运行模式如下所列。 2.1没有冷凝热回收的除湿模式 四通阀在制冷模式工作时，HE2和HE3作为冷凝器，而HE1作为蒸发器。然而，HE2通过室内电子阀关闭。在这种运行模式下，系统和拼合式加热泵空调一样，室内空气通过室内蒸发器不断地被除湿和冷却。室内和室外空气体积通过它的除湿和冷却能力都有轻微调节。 2.2冷凝热完全回收的除湿模式 四通阀在制冷模式工作时，HE2和HE3作为冷凝器，而HE1作为蒸发器，HE3通过室外电子阀关闭。在这种模式下，系统和传统热泵除湿机一样。室内空气被室内蒸发器和冷凝器不断除湿和加热。室外风扇是关闭的，因此只有室内空气体积对它的除湿和加热能力有轻微的影响。 2.3部分冷凝热回收的除湿模式 四通阀在制冷模式工作，HE2和HE3作为冷凝器，而HE1作为蒸发器。EV1和EV2都是打开的。室内空气被室内蒸发器除湿和冷却，而且只有一部分冷凝热被回收，并通过室内冷凝器来加热室内空气。室内和室外空气体积通过它的除湿和冷却/加热能力都有轻微调节。尤其地，室外冷凝器中的空气体积能改变冷凝器温度来调节室外冷凝器的传热速度，因此提供的空气温度和相对湿度被控制。 2.4制热模式 如果室内需要更多的热量，混合热泵能通过四通阀转换到制热模式运行。在这种情况下，