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透平压缩机的跨临界二氧化碳热泵循环系统
当前环境问题已成为一个重要的全球问题，其中臭氧层破坏和温室效应问题 引起人们高度重视。传统的热泵热水器以氟利昂作为工质，不符合环保要求，而 人工合成的制冷剂又可能对环境造成潜在的、不可预知的危害。因此，开发环保 意义上的热泵热水器具有重要价值。 热泵热水器是以消耗少部分电能为代价，通过热力循环，将环境介质水、地 热源、空气等储存的能量加以发掘利用，用来生产热水。CO2 作为自然工质，以 其环保性、经济性、安全性、优良的传热特性、大单位容积制冷量等综合优势， 成为热泵工质的首选。由于其较低的临界温度，循环一般处于跨临界状态下运行。 所谓跨临界循环就是压缩机的吸气压力低于临界压力，但是排气压力高于临界压 力，工质在高压侧换热主要通过显热交换完成，其蒸发温度低于临界温度，循环 吸热过程仍在亚临界条件下，换热依靠潜热，高压侧温度和压力相互独立，使得 系统多了一个自由度或者可控参数。相较于常规亚临界循环，CO2 跨临界循环中 气体冷却器所具有的较高排气温度和较大温度滑移正好和冷却介质的温升过程 相匹配，温差不可逆损失减小，有利于提高系统性能，非常适用于家用水的加热。 而且 CO2 跨临界循环的容
西安交通大学
2021-04-10
太阳能辅助发电地源热泵空调装置
针对西部太阳能资源丰富，但电力能源不足的问题，提出一种太阳能辅助发电地源热泵空调装置，该系统通过现有技术的有效整合、可再生能源的综合利用及系统机构的技术改进，解决了中小公共建筑的采暖、供冷及生活热水供应问题。 太阳能辅助发电地源热泵空调装置，包括地源热泵中央空调系统、太阳能发电系统、生活热水供应系统，其特征在于，地源热泵中央空调系统中油分离器的高温制冷剂出口(经过管路)与温控电磁三通阀相连接，从该三通阀中接出一条管路与生活热水换热器连接，生活热水换热器出口经过另一温控电磁三通阀接入地源热泵中央空调系统中的四通换向阀，在两温控电磁三通阀间用管路连接；太阳能发电系统中通过太阳能电池板的光电转换将电能存储于蓄电池中，通过逆变电源把蓄电池输出的直流电转化为交流电为地源热泵中央空调系统内的压缩机提供能源和照明使用；生活热水供应系统中保温水箱底部一侧安装一个温控电磁阀，从阀门接出管路经自动水泵与地源热泵中央空调系统中空调末端装置一侧三通电磁阀相连接，在空调末端装置另一侧同样安装一个三通电磁阀，从该阀接出一条管路回到保温水箱。 所述生活热水供应系统中保温水箱底部的热电偶测温探头与温控电磁阀、自动水泵两个装置。所述各系统中的电磁阀和自动水泵均由单片机控制。 运用本太阳能辅助发电地源热泵空调装置和地源热泵中央空调系统与生活热水供应系统互相合理的能源，可使西部地区的中小公共建筑的建筑能耗下降很多，能源利用效率得以提高，电力能源短缺的状况能够得到有效缓解
上海理工大学
2021-04-11
采油井场原油加热低温空气源热泵装置
油井采出液在冬季需要加热才能保证外输。有些井场会伴生套管气，因此可使用简单的水套炉燃烧套管气对采出液进行加热，简单经济效果可靠。但也有相当一部分井场没有套管气副产物，这些井场冬季解决原油加热的手段主要有三种：一是使用燃煤锅炉对原油进行加热，二是直接使用电加热，三是使用太阳能装置进行加热。燃煤方案需要外购燃煤，使用中存在一系列的弊端，如冬季运煤困难，煤炭保管成本较高、煤炭丢失，燃煤炉日常看管工作量大等，因环保因素使用受限等问题。电加热方案通过电磁加热或感应加热装置实现，从一次能源利用率角度衡量，显然经济性非常差，但设备最为简单，也基本无需人员维护。太阳能加热装置则需要很大的集热面积及相应安装场地，另外，冬季太阳辐射强度较弱因此集热量有限，并且冬季阴天较多，晚上也没有太阳能，所以太阳能装置仍需要采用电辅助加热以保证阴天和夜晚的热量供应，相比于电加热而言其总体经济性仍不够理想。
西安交通大学
2021-04-11
联合站油田采油污水余热回收热泵装置
注水采油生产工艺中，油气水混合物被输送到联合站进行三相分离，典型的分离工艺是将油气水混合物加热到 45-48℃，送入三相分离器进行三相分离，分离后的原油含水率达到销售标准，废水经过滤沉降、冷却降温、生化处理等手段处理后回注地下，气体则作为生产过程加热的燃料。国内大部分油田井口采出液的含水率一般都在 70%以上，长庆油田约为 50%左右。以含水率 50%为例，水的比热约为原油的两倍，因此用于加热混合物的热量约有 3/4消耗在水中，三相分离后这部分废水携带大量余热回注地下，造成能量浪费。这些用于加热站外来液的能源形式主要有两种：一是附近刚好有天然气采气厂，则可从采气厂引专门的天然气管线供应燃料，经济性较好；附近没有采气厂的，只能烧外输的原油获取热量，经济性非常差并影响原油产量。三相分离器分离出的天然气有限，对解决生产加热作用甚微。
西安交通大学
2021-04-11
热泵辅助的高固污泥厌氧消化技术
1 成果简介利用水源热泵实现污水厂出水中低品位热能的回收， 并为污泥高温或中温厌氧消化供应热源。污水处理厂产生的污泥经机械浓缩至含固率 12%以上，经过 60℃水解后进入厌氧反应器进行高温厌氧消化，生成沼气（见图 1）。沼气经收集后用于烘干污泥。消化后的污泥通过机械脱水、干化等一系列过程后获得干化污泥，可用作优质肥料原料或覆盖土。该方法及系统可以显著实现污泥的稳定化和减量化，为污泥后续的减量化和资源化处置提供基础，污水厂内部水、热、能的优化配置，污水厂整体能耗降低 20%以上，而整体投资也比传统 的污泥消化+干化节省 20%以上。 图 1 工艺流程图2 应用说明工艺采用了污水源热泵和高固污泥厌氧消化技术，涉及了清华大学的 5 项专利技术。传统污泥消化（含固率 3-5%） +干化工艺相比，它的优点是：消化污泥浓度高，反应器体积可以缩短 40%以上；耗热量减少 40%以上；有机物降解率较高；适合处理有机物含量较低的污泥；处理后污泥的卫生条件好；操作简便，易控制。研究是在 863 课题和科技支撑项目的资助下完成，历史 6 年。目前在我国南方的污水厂已经完成中试（ 图 2）。中试系统实际运行取得的主要参数如下： 进泥 VSS/SS=0.57，停留时间 28d，进泥含固率 12%时，污泥的平均 VSS 去除率达到48.2%；若将所产沼气用于污泥干化，可获得含水率 55%的污泥。 图 2 建成的中试系统3 应用说明有机物含量 40%以上的污泥以及相似有机物料的厌氧消化。4 效益分析系统投资（热泵+污泥消化+干化）大约为 18 万元/吨污泥（ 80%含水率），运行费 110元/吨污泥（ 80%含水率）左右。5 合作方式技术转让或者联合推广。
清华大学
2021-04-13
化工生产中的热泵精馏节能技术与装备
项目背景简述：化工生产中存在大量的蒸发、浓缩、精馏、结晶、干燥等分离过程，这一过程需要消耗巨大的能量作为塔釜热源，同时消耗大量的冷却水将塔顶蒸发产物冷凝成液态。本项目针对这一背景，基于压缩式热泵技术，提出了一种适用于此类工艺过程的节能改造技术，其基本思路是用压缩机对塔顶气态物料进行压缩，使其温度提高后用于塔釜液态物料加热，同时使塔顶物料冷凝为液态产物，形成一套压缩式热泵精馏（蒸馏）工艺及其成套装置设计技术。
西安交通大学
2021-04-11
冷库用热泵型溶液除湿抑霜技术及装备
结霜现象广泛存在于各类冷库中，霜层的存在会降低冷库运行效率并增加其能耗。逆循环融霜、电加热融霜等传统融霜手段被应用在冷库除霜中，这些手段一方面会增加冷库能耗，另一方面会导致库温的波动从而影响冷库内产品质量。本技术将热泵系统与溶液循环耦合，采用低温低浓度溶液为除湿工质，利用热泵冷凝热驱动溶液再生，实现一种在冷库工况下无需额外能耗的深度除湿干燥技术，降低冷库运行能耗。本技术可将冷库中空气露点降低到-10oC以下，单位能耗除湿量可高达6 (kg/(kW·h))。相比传统融霜手段，无库温波动。
东南大学
2021-04-11
太阳能与热泵联合供热的多水箱蓄热装置
太阳能与热泵联合供热的多水箱蓄热装置是在太阳能集热器与热泵之间的环路上依次并联2～5个蓄热水箱，每个蓄热水箱供水或者回水主管上设有电磁阀，进水或者出水支管上也设有电磁阀，各个蓄热水箱的底部设置温度传感器；热水连接管从蓄热水箱的底部进入，上部出来，并把各个蓄热水箱串联连接；太阳能集热器的供回水管在靠近冷水进水一端与并联蓄热水箱的供回水主管相接，热泵的供回水管在另一端与并联蓄热水箱的供回水主管相接。系统设有热泵充热、太阳能充热、太阳能与热泵联合充热等多种运行模式。 本装置的优点：1) 能结合太阳能与热泵的优点，在各种天气条件下最大程度地利用太阳能和低谷电，节约电能，降低运行费用，减小了电网的高峰电力负荷。2) 采用多水箱并联蓄热的方式，可以将水箱的集中荷载以及占用的空间分散开来，使得水箱的布置有更多的选择和灵活性。 3) 水箱间温度分层，有利于提高太阳能集热器和热泵的运行效率。 技术指标： 1) 采用热泵辅助加热，比电辅助加热节能60%以上2) 采用夜间低谷电进行蓄热，又可以比普通太阳能热泵系统节约运行电费10%～20%(按夜间电费减半计算)。
上海理工大学
2021-04-11
冷库用热泵型溶液除湿抑霜技术及装备
结霜现象广泛存在于各类冷库中，霜层的存在会降低冷库运行效率并增加其能耗。逆循环融霜、电加热融霜等传统融霜手段被应用在冷库除霜中，这些手段一方面会增加冷库能耗，另一方面会导致库温的波动从而影响冷库内产品质量。 本技术将热泵系统与溶液循环耦合，采用低温低浓度溶液为除湿工质，利用热泵冷凝热驱动溶液再生，实现一种在冷库工况下无需额外能耗的深度除湿干燥技术，降低冷库运行能耗。 本技术可将冷库中空气露点降低到-10oC以下，单位能耗除湿量可高达6 (kg/(kW·h))。相比传统融霜手段，无库温波动。
东南大学
2021-04-13
埋地换热器地源热泵供热(水)制冷空调技术
项目研究的背景及用途：该项目利用地球表层中较恒定的温度以及储存于地下土壤层中可再生的低品位热能，通过输入少量的高品位能源(如电能)，热量实现了从温度低的介质传递到温度高的介质的转移(低温热源向高温热源的转移)，可以满足用户全年供暖、制冷空调以及生活热水的需求，从全年的角度，能量可以在一定程度上得到循环回用，具有较强的经济竞争力，是最有希望在供热制冷空调领域发挥重要作用的新技术。地源热泵可以应用在各种建筑物中(独立住宅、集中住宅、学校、工厂、办公楼等商业/公用建筑)，可以供暖、供暖+供热水、供暖+制冷空调、供暖+供热水+制冷空调，还可以用于道路融雪、除冰和体育场草坪加热。市场应用范围广泛，国内市场潜力很大。
技术原理及流程：该项目实施可以采用集成埋地换热器、热泵机组、控制系统与建筑末端设备等，从而完成系统工程为目标。因此，其技术核心在于优化各子系统，重点解决地下蓄放热关键技术。成果水平及主要技术指标:该项目经专家鉴定，技术水平为世界先进水平。
市场分析及效益预测：我国的建筑市场巨大，1995～2000 年，每年全国城市新建住宅建筑面积约 2.4 亿 m2，其中上海每年新建约 1500 万 m2，北京约1000 万 m2，天津约 600 万 m2，大连约 260 万 m2。2000～2010 年，每年新建住宅建筑面积约 3.4 亿 m2。这为地源热泵的工程开发应用奠定了极好的市场条件。地源热泵的经济效益可在 3～6 年中从节能中偿还投资，因为与电加热相比可节省三分之二的电能，与燃油锅炉相比亦可节省二分之一的运行费用。而且地源热泵可以大幅度减少常规能源所带来的环境污染，消除燃料燃烧所造成的环境污染。每年完成该方面地源热泵工程 50 项，可实现总产值 5000 万元以上，年净利润 1000 万元。
天津大学
2021-04-11