R744混合自然工质热泵系统特性研究

张仙平1,2，杨磊3，魏新利2，王方3，陈爱东1

(1.河南工程学院 土木工程学院，河南 郑州 451191；2.郑州大学 化工与能源学院，河南 郑州 450001；3.中原工学院 环境与能源学院,河南 郑州 450007)

摘要：采用EES(Engineering Equation Solver)软件建立了跨临界循环混合工质热力学模型，以中原地区典型城市—郑州的气象和水文条件模拟R744/R290自然混合工质热泵系统的性能，基于计算数据，对总当量变暖影响(TEWI)进行了估算．结果表明:在设计工况下，不带回热器跨临界R744/R290热泵热水装置的最优制热COP可达4.104.经计算，用于郑州地区的年平均制热COP为4.202.与其他常规能源热水器相比，R744/R290热泵热水装置CO2排放量平均可减少36.39%．论文还计算并探讨了回热器和压缩机等熵效率对热泵系统性能的影响.综合分析，R744/R290热泵热水装置具有能效高且环保的优点.

关键词：R744；混合自然工质；热泵；TEWI；雾霾

收稿日期:2015-03-15；

修订日期：2015-06-03

基金项目:国家自然基金资助项目(51176207)；河南省高等学校青年骨干教师资助项目(2012GGJS-185)

作者简介:张仙平(1973—)，女，河南陕县人，河南工程学院副教授，博士，主要从事环保工质热泵技术的研究，E-mail：zh2000ao@sohu.com.

通讯作者：魏新利(1953—)，男，河南辉县人，郑州大学教授，博导，主要从事高效热泵技术、多能源建筑空调系统等研究与开发工作，E-mail：xlwei@zzu.edu.cn.

文章编号:1671-6833(2015)05-0044-05

中图分类号：TB61`+5；TU833`+.1

文献标志码：A

doi:10.3969/j.issn.1671-6833.2015.05.010

Abstract:The thermal model using EES (Engineering Equation Solver) is developed, and then the system performance of transcritical R744/R290 heat pump water heater is simulated with the meteorological and hydrological conditions in Zhengzhou, the typical city in central China. The total Equivalent Warming Impacts (TEWIs) are calculated with the simulation datum. The results show that the maximum heating system COP is 4.104 under the design condition without consideration of internal heat exchanger. When R744/R290 heat pump water heater is on operation in cnetral China, the mean annual heating COP of 4.202 can be achieved. Compared with the hot water heater using other energy, the R744/R290 heat pump water heater is averagely decreased by 36.39% in the CO2 emissions. It is also cacalated and discussed how the internal heat exchanger and compressor isentropic efficiency influence the system performances respectively. Therefore, the R744/R290 based heat pump water heater is characterized by a higher energy efficiency and a very effective way for remarkably reducing CO2 emissions.

0引言

近几年，华北华中地区冬季雾霾日趋严重，直接影响人民的生活质量甚至健康[1]．形成雾霾的因素多种多样，其中工业、生活供热及采暖燃用化石燃料排出的污染物是主要原因……