高温热泵压缩机废热利用的实验研究|压缩机|工况|废热利用|换热器|热泵|缸盖|能源|负荷

可再生能源在电力供应中正发挥着越来越重要的作用。然而在欧洲，尽管供热部门占终端能源消费总量的 50% 以上，可再生能源在该领域的占比依然较小，2018 年仅约为 21%（世界能源理事会，2020）。为实现供热部门的脱碳，将高温热泵（HTHPs）整合到可再生能源系统中是一项极具前景的途径。其潜在的应用领域包括地热系统或工业过程余热的利用。该途径的目标是利用高温热泵来保障峰值负荷期间的供热、提升可再生能源系统的热输出，或实现余热的有效利用。此类系统集成要求设备具备灵活性及稳健的部分负荷特性，以应对需求端的显著波动。本研究旨在通过实验室规模的实验，考察高温热泵的部分负荷性能。

测试系统代表了一台热输出为 35 kW、最高供水温度可达 130 °C 的高温热泵。系统采用具有低全球变暖潜能值（GWP）和低臭氧消耗潜能值（ODP）的 trans-1-氯-3,3,3-三氟丙烯（R1233zd(E)）作为工作介质。此外，系统还配备了内部换热器（IHX）和水冷气缸盖（CHC），以探究它们在优化测试台性能方面的潜力。编译陈讲运

研究在设定的基准工况下（热源温度为 50 °C，供水温度为 100 °C）考察了系统的部分负荷行为。此外，研究还实现了供水温度逐步升高至 130 °C 的工况，并分别测试了启用和未启用水冷气缸盖（CHC）的情况。分析重点聚焦于所安装的气缸盖冷却系统带来的影响。结果表明，气缸盖冷却降低了往复式压缩机的排气温度，从而确保了设备在材料允许的安全范围内运行；同时，散发的热量可被回收利用，使系统效率最高提升 8%。此外，研究还识别出影响传热的关键因素，例如冷凝器中窄点温差（pinch point）的减小。基于这些发现，后续可在经济和技术优化的背景下提出进一步的行动建议。