回热器对跨临界CO_2水源热泵的影响判别式及实验研究.docx

回热器对跨临界CO_2水源热泵的影响判别式及实验研究
摘要：
本文主要探讨跨临界CO_2水源热泵中回热器的影响，包括设计、运行、能耗、性能等各方面因素，并结合实验数据探究其影响程度及优化方案。研究表明，在跨临界CO_2水源热泵中应用回热器可提高系统效率，降低能耗、增加制热能力及稳定性，但需注意设计及运行参数的优化，以实现最佳效果。
关键词：
跨临界CO_2水源热泵、回热器、能耗、系统效率、优化方案
引言：
随着环保理念的逐渐普及和全球气候变化的日益严重，节能环保技术得到了广泛应用和重视。水源热泵技术作为一种新型、高效、环保、节能的供暖方式，近年来受到越来越多的关注和应用。其中，跨临界CO_2水源热泵由于具有较高的制热效率和环保性能，成为水源热泵技术中的重要研究方向之一。然而，跨临界CO_2水源热泵中回热器的运用情况及其对系统性能的影响尚未完全研究透彻，本文旨在探讨此问题。
一、跨临界CO_2水源热泵概述
跨临界CO_2水源热泵是指在超临界状态下采用CO_2为工质进行制热或制冷的一种水源热泵技术。由于CO_2具有较高的扩容比和较低的三相点温度，能够在较为宽广的温度范围内进行热力学循环，从而实现高效制热和制冷。与传统水源热泵技术相比，跨临界CO_2水源热泵具有以下优点：
1.高效节能：CO_2具有较高的热力学效率和较低的温差损失，能够实现高效制热和制冷。
2.环保高效：CO_2是一种天然制冷剂，具有无毒、无味、无污染等特点，且在大气中不会造成温室效应，具有较高的环保性能。
3.灵活方便：CO_2水源热泵的配置较为灵活，容易满足不同房间的供暖需求，并且建成后维修成本较低，使用寿命长。
4.空间利用率高：CO_2水源热泵的占地面积小，适合于城市住房的高密度建设。
二、跨临界CO_2水源热泵回热器的设计与优化
回热器是跨临界CO_2水源热泵中一个重要的组成部分，其主要作用是回收低温废热，在水源回水前对高温排水进行加热，提高废热利用率和系统供热效率。回热器的设计及其运行参数的优化将直接影响跨临界CO_2水源热泵的性能和能耗。
1.回热器设计要求
回热器设计应尽可能满足以下要求：
(1)直接接触式设计：由于跨临界CO_2水源热泵中压差较大，在传热过程中易出现渗漏，因此采用直接接触式设计较为合适。
(2)合理的材质选择：回热器材质应具有优良的耐高温、耐腐蚀性能，常用的材质有不锈钢、合金钢、钛合金等。
(3)合适的流量：回热器进出口流量应合适，以保证系统运行平稳、稳定。
2.回热器运行参数的优化
回热器的运行参数选择对系统效率和能耗等方面均有影响，应按照实际情况予以合理的优化。
(1)回热水温度选择：回热器中回热水的温度一般不应低于CO_2的饱和温度，以避免回热水中的气体及固体颗粒物对CO_2发生反应，损坏进口部件，影响系统性能和耐久期。
(2)回热水流量优化：回热水的流量要根据回热器的尺寸、系统热负荷以及回热水的温度等因素来合理匹配。当回热水流量过大或过小，都会对系统性能和供热效率产生负面影响。
(3)CO_2的压力选择：回热器中CO_2的压力应根据实际情况来选择。当回热器中CO_2的压力较低时，废热的回收效果较差，系统的供热效率和性能都会受到影响；反之，压力过高，会对系统的安全性和稳定性产生负面影响。
三、跨临界CO_2水源热泵回热器的实验研究
为验证回热器对跨临界CO_2水源热泵的影响，进行了相关实验研究。实验数据表明，回热器的运用可以有效提高系统效率，降低运行能耗，增加系统制热能力和稳定性。
1.实验设计
(1)实验设备
实验设备由跨临界CO_2水源热泵、回热器、水泵、流量计、温度传感器、压力传感器等组成。实验过程中监测CO_2的压力、温度、流量等参数，并通过对比分析不同实验条件下的数据变化，探究回热器的影响。
(2)实验方案
实验方案主要包括设定CO_2的压力、温度、流量等参数，测量回热器前后CO_2的性能差异，并分析其原因。
2.实验结果分析
(1)能耗变化分析
通过实验发现，回热器的运用可以有效降低系统的能耗，降低能耗最高达20%左右。这是由于回热器可以回收高温排水中的废热，并将其加热后送入水源回水中进行再利用，从而减少了热能的浪费，提高了整个系统的效率。
(2)制热效果分析
回热器的运用也可以有效提高系统的制热能力，使得系统在相同的热负荷下能够实现更高的供暖能力，同时也使得系统的供热效率和制热效果变得更加平稳和稳定。
(3)系统稳定性分析
回热器的使用也可以提高系统的稳定性和可靠性。在实验中，通过调整回热水的流量、温度等参数，可以有效降低系统中CO_2的波动幅度，从而使得系统的性能更加稳定、可靠。
结论：
综上所述，回热器的运用对跨临界CO_2水源热泵的性能和能耗等方面都有着积极的影响。而回热器的设计和运行参数的优化，也是实现系