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電動汽車雙源熱泵空調(diào)制熱性能影響因素分析(下篇)

2021-03-10 22:21:39·  來源：熱管理文摘精選  作者：漫漫自由路  
　
本文為“電動汽車雙源熱泵空調(diào)制熱性能影響因素分析”的下篇，章節(jié)和圖的序號還是接著上篇的排序。 （此圖為上篇圖例） 五、雙源熱泵的性能優(yōu)化 圖7 展示了室外溫度0℃、廢熱功率1.5kW條件下單空氣源熱泵、單廢熱源熱泵和雙源熱泵的壓焓圖。從圖7分析可知，雙
本文為“電動汽車雙源熱泵空調(diào)制熱性能影響因素分析”的下篇，章節(jié)和圖的序號還是接著上篇的排序。
（此圖為上篇圖例）
五、雙源熱泵的性能優(yōu)化
圖7 展示了室外溫度0℃、廢熱功率1.5kW條件下單空氣源熱泵、單廢熱源熱泵和雙源熱泵的壓焓圖。從圖7分析可知，雙源熱泵的排氣壓力和吸氣壓力均高于單源熱泵。雙源熱泵吸氣壓力的增加可以提高系統(tǒng)的制冷劑質(zhì)量流量。
圖7 各熱泵模式的壓焓圖

圖8 為雙源熱泵在風(fēng)速4.5m/s、冷卻液流量 0.009 m3/min的固定條件下不同室外溫度和WHX廢熱功率情況的吸氣壓力、排氣壓力和壓縮比變化趨勢。在固定WHX廢熱功率情況下，吸氣壓力和排氣壓力均隨著室外溫度的增加而提高。在室外溫度為0℃和7℃的條件下，雙源熱泵的吸排氣壓力高于單廢熱源熱泵，這主要有ODHX側(cè)的空氣吸熱；而室外溫度為-10℃，雙源熱泵的吸排氣壓力基本近似等同于單廢熱源熱泵，主要原因?yàn)橛诘蜏丨h(huán)境下空氣源側(cè)的吸熱能力很有限。
同時(shí)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，在室外溫度為-10℃情況下，隨著廢熱功率從1kW增加至2.5kW，雙源熱泵的蒸發(fā)溫度從-16.3℃增加至-8.9℃。
隨著廢熱功率的增加，ODHX換熱功率減小，這主要由于室外空氣溫度與制冷劑溫度的差值在逐漸減小所致。另，壓縮比隨著廢熱功率的增加而逐漸減小，由于吸氣壓力增加的幅度大于排氣壓力增加的幅度。
圖8 吸氣壓力（a）、排氣壓力（b）、壓縮比（c）

圖9 是雙源熱泵在不同室外溫度和WHX廢熱功率情況的制冷劑質(zhì)量流量變化情況。在任意室外溫度情況下，隨著廢熱功率的增加，則WHX制冷劑質(zhì)量流量會逐漸增大，而ODHX側(cè)逐漸減小。室外溫度為0℃和7℃的條件下，雙源熱泵的WHX制冷劑質(zhì)量流量稍微高于單廢熱源熱泵，這是吸氣壓力增加的原因；ODHX側(cè)制冷劑質(zhì)量流量減小是由于蒸發(fā)溫度增加而過熱度固定5℃不變導(dǎo)致。
圖9 

圖10 展示雙源熱泵在不同室外溫度和WHX廢熱功率情況下ODHX蒸發(fā)能力和總蒸發(fā)能力的情況。蒸發(fā)能力的趨勢曲線圖與圖9的制冷劑質(zhì)量流量趨勢圖基本保持一致。在室外溫度為0℃情況下，當(dāng)廢熱功率從1kW增加至2.5kW，則雙源熱泵的總蒸發(fā)能力增加10.7%。
圖10

圖11 為雙源熱泵在不同室外溫度和WHX廢熱功率情況下消耗功、制熱能力和COP的趨勢情況。任意室外溫度條件下，雙源熱泵的消耗功、制熱能力和COP均不同程度的隨著廢熱功率的增加而增大。其中，雙源熱泵的消耗功均大于單源熱泵，這是雙源熱泵的總制冷劑流量增加的原因，后兩者較大的原因?yàn)橥瑫r(shí)具有空氣吸熱和廢熱吸熱。但是，在-10℃室外溫度情況下，雙源熱泵的三者指標(biāo)均與單源廢熱熱泵接近。當(dāng)在0℃室外溫度條件下的廢熱功率從0增加至2.5kW，則雙源熱泵的制熱能力和COP分別增加31.5%和9.3%。同時(shí)，當(dāng)在廢熱功率為1.0kW情況下的室外溫度從-10℃增加至0℃，則雙源熱泵的制熱能力和COP分別增加55.5%和35.1%。
值得注意的是，雙源熱泵的制熱能力和COP大于單源熱泵的原因是同時(shí)具有空氣熱源和廢熱熱源。 但是，在室外溫度-10℃低溫環(huán)境下，雙源熱泵的制熱能力和COP非常接近于單廢熱源熱泵，因?yàn)榇说蜏丨h(huán)境下ODHX的蒸發(fā)能力非常小，環(huán)境溫度更低甚至可以記為零。因此，低溫環(huán)境條件，雙源熱泵的制熱能力和COP取決于廢熱源。
圖11

綜上所述， 低溫環(huán)境下，推薦采用單空氣源熱泵模式與單廢熱源熱泵模式交替工作模式。當(dāng)單空氣源熱泵模式工作狀態(tài)下，WHX側(cè)冷卻液回路沒有與冷媒進(jìn)行熱交換，即可以存儲熱量，以為下一個工作模式（單廢熱源熱泵模式）做好準(zhǔn)備。
圖12（a） 為IDHX出口空氣溫度與WHX入口液體溫度的變化情況。單空氣源熱泵模式下，IDHX出口空氣溫度基本維持不變，而WHX入口液體溫度逐漸增加。當(dāng)雙源熱泵切換至單廢熱源熱泵模式之后，IDHX出口空氣溫度有逐漸增加的趨勢，即使WHX入口液體溫度在逐漸下降。平均IDHX出口空氣溫度比雙熱源熱泵模式高1.2℃。
圖12（b） 展示外溫-10℃和廢熱功率1.5kW情況下，單源熱泵模式的交替工作模式性能優(yōu)化表現(xiàn)。 相較于雙源熱泵工作模式，交替工作模式的制熱能力和COP分別提升10.5%和4.3%。
 
圖12 雙源熱泵的單源熱泵模式交替工作模式性能比較分析
 ———————————End———————————
原文標(biāo)題： Heating performance characteristics of a dual sourceheat pump using air and waste heat in electric vehicles
翻譯與整理：漫漫自由路
 
 
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