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电动汽车双源热泵空调制热性能影响因素分析(下篇)

2021-03-10 22:21:39·  来源：热管理文摘精选  作者：漫漫自由路  
　
本文为“电动汽车双源热泵空调制热性能影响因素分析”的下篇，章节和图的序号还是接着上篇的排序。 （此图为上篇图例） 五、双源热泵的性能优化 图7 展示了室外温度0℃、废热功率1.5kW条件下单空气源热泵、单废热源热泵和双源热泵的压焓图。从图7分析可知，双
本文为“电动汽车双源热泵空调制热性能影响因素分析”的下篇，章节和图的序号还是接着上篇的排序。
（此图为上篇图例）
五、双源热泵的性能优化
图7 展示了室外温度0℃、废热功率1.5kW条件下单空气源热泵、单废热源热泵和双源热泵的压焓图。从图7分析可知，双源热泵的排气压力和吸气压力均高于单源热泵。双源热泵吸气压力的增加可以提高系统的制冷剂质量流量。
图7 各热泵模式的压焓图

图8 为双源热泵在风速4.5m/s、冷却液流量 0.009 m3/min的固定条件下不同室外温度和WHX废热功率情况的吸气压力、排气压力和压缩比变化趋势。在固定WHX废热功率情况下，吸气压力和排气压力均随着室外温度的增加而提高。在室外温度为0℃和7℃的条件下，双源热泵的吸排气压力高于单废热源热泵，这主要有ODHX侧的空气吸热；而室外温度为-10℃，双源热泵的吸排气压力基本近似等同于单废热源热泵，主要原因为于低温环境下空气源侧的吸热能力很有限。
同时根据试验结果分析，在室外温度为-10℃情况下，随着废热功率从1kW增加至2.5kW，双源热泵的蒸发温度从-16.3℃增加至-8.9℃。
随着废热功率的增加，ODHX换热功率减小，这主要由于室外空气温度与制冷剂温度的差值在逐渐减小所致。另，压缩比随着废热功率的增加而逐渐减小，由于吸气压力增加的幅度大于排气压力增加的幅度。
图8 吸气压力（a）、排气压力（b）、压缩比（c）

图9 是双源热泵在不同室外温度和WHX废热功率情况的制冷剂质量流量变化情况。在任意室外温度情况下，随着废热功率的增加，则WHX制冷剂质量流量会逐渐增大，而ODHX侧逐渐减小。室外温度为0℃和7℃的条件下，双源热泵的WHX制冷剂质量流量稍微高于单废热源热泵，这是吸气压力增加的原因；ODHX侧制冷剂质量流量减小是由于蒸发温度增加而过热度固定5℃不变导致。
图9 

图10 展示双源热泵在不同室外温度和WHX废热功率情况下ODHX蒸发能力和总蒸发能力的情况。蒸发能力的趋势曲线图与图9的制冷剂质量流量趋势图基本保持一致。在室外温度为0℃情况下，当废热功率从1kW增加至2.5kW，则双源热泵的总蒸发能力增加10.7%。
图10

图11 为双源热泵在不同室外温度和WHX废热功率情况下消耗功、制热能力和COP的趋势情况。任意室外温度条件下，双源热泵的消耗功、制热能力和COP均不同程度的随着废热功率的增加而增大。其中，双源热泵的消耗功均大于单源热泵，这是双源热泵的总制冷剂流量增加的原因，后两者较大的原因为同时具有空气吸热和废热吸热。但是，在-10℃室外温度情况下，双源热泵的三者指标均与单源废热热泵接近。当在0℃室外温度条件下的废热功率从0增加至2.5kW，则双源热泵的制热能力和COP分别增加31.5%和9.3%。同时，当在废热功率为1.0kW情况下的室外温度从-10℃增加至0℃，则双源热泵的制热能力和COP分别增加55.5%和35.1%。
值得注意的是，双源热泵的制热能力和COP大于单源热泵的原因是同时具有空气热源和废热热源。 但是，在室外温度-10℃低温环境下，双源热泵的制热能力和COP非常接近于单废热源热泵，因为此低温环境下ODHX的蒸发能力非常小，环境温度更低甚至可以记为零。因此，低温环境条件，双源热泵的制热能力和COP取决于废热源。
图11

综上所述， 低温环境下，推荐采用单空气源热泵模式与单废热源热泵模式交替工作模式。当单空气源热泵模式工作状态下，WHX侧冷却液回路没有与冷媒进行热交换，即可以存储热量，以为下一个工作模式（单废热源热泵模式）做好准备。
图12（a） 为IDHX出口空气温度与WHX入口液体温度的变化情况。单空气源热泵模式下，IDHX出口空气温度基本维持不变，而WHX入口液体温度逐渐增加。当双源热泵切换至单废热源热泵模式之后，IDHX出口空气温度有逐渐增加的趋势，即使WHX入口液体温度在逐渐下降。平均IDHX出口空气温度比双热源热泵模式高1.2℃。
图12（b） 展示外温-10℃和废热功率1.5kW情况下，单源热泵模式的交替工作模式性能优化表现。 相较于双源热泵工作模式，交替工作模式的制热能力和COP分别提升10.5%和4.3%。
 
图12 双源热泵的单源热泵模式交替工作模式性能比较分析
 ———————————End———————————
原文标题： Heating performance characteristics of a dual sourceheat pump using air and waste heat in electric vehicles
翻译与整理：漫漫自由路
 
 
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