最新刊期
      2022年第43卷第3期
      • 郭晨玥, 潘浩丹, 徐琪皓, 王佳云, 盛茗峰, 赵东亮
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.001
        摘要：天空辐射制冷技术是指地球表面物体通过“大气窗口”向宇宙发射红外辐射以实现自身降温的过程。作为一种无需能量输入的制冷技术，天空辐射制冷为应对能源危机及全球变暖提供了潜在的新途径。从发展历程看，传统的辐射制冷技术应用仅限于夜间，近年来，随着纳米光子材料及超材料领域的发展，日间辐射制冷技术已经得以验证。本文对天空辐射制冷技术的发展现状进行了回顾，涉及基本原理、材料与结构，并对其潜在应用前景进行了总结，分析了辐射制冷技术应用中面临的挑战。在能源形势与环境问题日益严峻的今天，探索天空辐射制冷技术在多个场景的应用，如建筑节能、缓解城市热岛效应、提高光伏发电效率等有望对我国的碳达峰、碳中和事业作出重要贡献。  
        关键词：辐射制冷;光谱选择性;大气辐射;红外辐射   
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        发布时间：2024-07-18
      • 邹慧明, 唐坐航, 杨天阳, 田长青
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.015
        摘要：电动汽车热管理技术是驾乘安全与舒适的重要保证，是电动汽车发展的核心关键技术之一。本文从电动汽车热管理需求、发展历程以及关键零部件技术发展几个方面，梳理总结了电动汽车热管理技术的研究现状与发展趋势，并进一步从环保制冷剂替代，智能化控制与乘员舱舒适性提升方面对电动汽车热管理未来技术发展进行了阐述与展望，以期为业内同行提供参考。  
        关键词：电动汽车;热管理;热泵;系统构架;技术进展   
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      • 李芳宁, 曹海山
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.028
        摘要：随着数据中心行业的不断发展，IT设备能耗、热通量均逐渐提高，配套的制冷设备能耗占比增大，因此高效节能冷却技术逐渐受到关注。本文对现有的两相冷却技术进行了归纳、分类，并在此基础上提出了一种分布式两相冷却方法。同时介绍了两相冷却技术所涉及的冷却液物性、强化换热方法和系统热力学评估3个层面的研究进展。目前，数据中心冷却液的物性研究主要针对液相，缺少气相物性；沸腾换热和冷凝换热主要是通过对气泡和液滴的形成与脱离过程进行强化，缺少针对冷却液强化换热方法的研究；两相冷却系统具有优越的热力学性能，但存在相变引起的压力变化问题。  
        关键词：数据中心;两相冷却;沸腾换热;冷凝换热   
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      • 杨 晋, 殷勇高
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.037
        摘要：本文综述了空调用相变蓄冷材料的国内外研究进展，简要介绍了相变蓄冷材料的性能要求和基本分类，总结了已有相变蓄冷材料存在的不足，并指出了优化性能的方法，特别是改善无机类材料的过冷、相分离，有机类材料的导热性能差等问题。对比了无机和有机两类材料在相变蓄冷中的优劣，并对今后空调蓄冷用相变材料的发展方向提出了建议。本文侧重强调满足空调蓄冷温区的材料，并针对典型材料展开深入调研和评述，为更好的改善空调蓄冷用相变材料的性能和推动其实际应用提供依据。  
        关键词：相变材料;蓄冷;相分离;导热性能   
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      • 黄沈杰, 熊 通, 汪根法, 刘 杰, 徐占松, 晏 刚
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.045
        摘要：制冷设备对换热器紧凑化和小型化的需求促使人们开发新型的强化传热技术，而管内扭带插入件是一种廉价且易于制造的被动强化传热技术，在制冷系统蒸发器中具备良好的应用潜力。扭带插入两相沸腾换热的管中能够增大表面传热系数，但同时也增大了管内压降。分析发现，通常情况下，质量流量、干度的变化与表面传热系数和压降的变化呈正相关，而管径、扭率、饱和温度的变化与表面传热系数和压降的变化呈负相关。沸腾换热过程复杂、评价指标选取不一、实验工况数量有限等因素是导致各学者总结的扭带插入的最佳条件不一致的主要原因。本文收集了各作者预测的内插扭带管内沸腾换热的表面传热系数和压降的关联式，认为管内扭带插入件还需要进一步明确最佳使用条件，并需要结合蒸发器整机或变频压缩机加以研究。  
        关键词：管内扭带插入件;沸腾换热;强化传热;压降   
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        发布时间：2024-07-18
      • 陈裕博, 杨 昭, 武晓昆, 吕子建, 张 勇, 费 腾, 李 杰
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.057
        摘要：R1233zd(E)因良好的环保性能和循环特性而受到广泛关注。为解决R1233zd(E)与冷冻机油的匹配问题，本文研究了R1233zd(E)与常用冷冻机油的互溶性、溶解度。在温度范围-40~40 ℃内，测试了R1233zd(E)与矿物油SUNISO 3GS，多元醇脂类（POE）润滑油RL32H、RL68H，聚乙烯醚类（PVE）润滑油FVC68D的临界互溶温度。结果表明：R1233zd(E)与矿物油在标准工况下能够互溶，但在-20 ℃下开始出现絮状物和分层现象。R1233zd(E)与POE油、PVE油互溶性良好，临界互溶温度低于-40 ℃。考虑到R1233zd(E)常应用于高温工况，建议选用闪点、黏度等级较高的POE68号润滑油。基于等体积饱和法，在温度范围40~120 ℃内测试了R1233zd(E)在POE68中的溶解度，溶解度随着压力的升高而增大，随着温度的升高而减小。  
        关键词：制冷剂;冷冻机油;互溶性;溶解度   
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      • 陈超伟, 王鑫煜, 辛公明
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.062
        摘要：微通道技术是芯片冷却最具前景的技术之一。本文采用数值模拟的方法对比分析了不同孔隙率 (e=0.2~0.8、e-rise和e-drop) 多孔鳍歧管微通道流动传热特性。结果表明：多孔鳍可以显著降低歧管微通道流动阻力，最高超过20%。但随着入口速度增加，压降降低效果逐渐减弱。在研究的孔隙率变化范围内，e=0.4和e=0.6的多孔鳍歧管微通道综合性能更好。基于芯片最高温度评价，e-rise案例相比e=0.4案例热阻更低，压降更高；且随着入口速度增加，热阻优势得到强化，压降劣势逐渐缩小。与e=0.4案例相比，e-rise案例在压降仅高1.4%的情况下，热阻降低8%。  
        关键词：电子设备冷却;歧管微通道;多孔介质;孔隙率;流动传热   
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      • 谷雅秀, 刘力文, 李汉林, 李模华, 余良仕
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.071
        摘要：本文搭建了蒸发式冷凝器性能测试系统，采用控制变量法实验研究了迎面风速、喷淋密度、湿球温度、循环水温度、冷却水流量各参数变化对椭圆形套管-管翅式蒸发式冷凝器传热性能的影响。实验结果表明：该冷凝器实验系统的最佳迎面风速和喷淋密度分别为3.1 m/s和0.005 6 kg/(m·s)，冷凝器管外空气压降随迎面风速的增大而迅速增加；随着空气湿球温度升高，冷凝器外传热过程的热流密度（即外热流密度）降低67.5%，而内传热过程的热流密度（即内热流密度）增大47.5%，依靠内传热过程的增强，冷凝器性能良好；随着循环水温度升高，冷凝器的内热流密度降低率高达64.6%，传热性能急剧下降；随着冷却水流量增大，冷凝器的内热流密度大幅提高2.92倍，总热流密度增大21.1%，传热性能显著增强；该冷凝器在低湿球温度、低循环水温度、大冷却水流量的工况下传热性能较优。  
        关键词：蒸发式冷凝器;椭圆形套管;管翅式换热器;传热性能   
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      • 刘 耀, 盛 伟, 方永强, 张培成, 郑海坤, 郝晓茹
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.078
        摘要：本文针对铝基波纹翅片换热器广泛应用及结霜问题，基于相变驱动力分析结霜机理，实验研究了在不同冷表面温度(-5~-15 ℃)、空气温度(11~17 ℃)、空气流速(1.5 ~2.5 m/s)等工况下，铝基裸铝波纹表面的结霜情况，观察了铝基波纹表面上霜层生长过程中的微观形貌，并采用田口实验法分析了环境因素对表面结霜情况的影响。结果表明：环境因素的改变会对铝基波纹表面结霜产生不同程度的影响，以波纹角度11.3°为例，结霜60 min时，与冷表面温度为-5 ℃相比，冷表面温度为-10 ℃和-15 ℃时结霜量分别增长12.20%和31.28%，霜层厚度分别增长19.95%和47.24%。田口实验法分析表明：相比湿空气温度和空气流速，冷表面温度和湿空气相对湿度对波纹表面结霜特性影响相对较大，对波纹表面结霜量的贡献率分别为37.3%和31.8%，对霜层厚度的贡献率分别为61.1%和22.6%。空气流速对结霜量的贡献率为22.6%，而对结霜层厚度的贡献率仅为4.2%，表明空气流速对霜层的致密化作用较大。  
        关键词：结霜;相变驱动力;波纹表面;微观形貌;田口法   
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      • 张 朋, 姚秋峰, 杨雨燊, 彭 旭, 张 建, 王定标
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.087
        摘要：针对CO2热泵系统螺旋套管式气冷器，基于MATLAB建立了仿真模型，采用单因素分析方法，研究进水温度、CO2压力和质量流量对气冷器换热量、火积耗散、?损失、?效率以及出水温度的影响。经实验验证，在进水温度为24.5~35.0 ℃、CO2压力为8.4~10.7 MPa、CO2质量流量为0.032 6~0.047 6 kg/s工况下，气冷器模型制热量与实验数据相比总体误差在±10%以内。模拟结果表明：相比进水温度和CO2质量流量，CO2压力对气冷器性能的影响更为显著，且存在最优压力。在进水温度为20 ℃、CO2进口温度为90 ℃工况下，当CO2压力为10 MPa时气冷器?效率最高，当CO2压力为11 MPa时气冷器换热量最大；当进水温度低于20 ℃时，CO2压力为10.5 MPa时出水温度最高。  
        关键词：CO2热泵;气冷器;换热量;火积耗散;㶲   
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        发布时间：2024-07-18
      • 王 颖, 黄 翔, 杜 妍, 武茁苗, 代 聪
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.094
        摘要：本文搭建了直接蒸发冷却实验台，对蒸发冷却空调填料的换热性能进行实验测试，研究了填料的材质、进风量、压降对填料热质传递性能的影响。实验结果表明：最优工况下植物纤维填料、泡沫陶瓷填料、PVC填料和金属填料的直接蒸发冷却效率分别为82.93%、71.29%、54.85%和55.34%，植物纤维填料的压降最高，金属填料的压降最低，最适合的进风量不一定是填料传热效率最高的状态点，需要考虑由于填料的压降带来的风机能耗问题。预测了直接蒸发冷却的空调系统在西安市通信机房全年适用小时数，采用植物纤维填料时全年运行4 126 h，全年占比47.10%；采用泡沫陶瓷填料时全年运行3 115 h，全年占比35.56%；采用PVC和金属填料时全年运行2 582 h，全年占比29.47%。  
        关键词：传热传质;直接蒸发冷却;填料;压降;适用性   
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      • 黄 晨, 朱继阳, 杨 通, 王 非, 邹志军, 范钱宏, 苗宇峰
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.101
        摘要：本文针对一实际运行的下送风分层空调大空间建筑，引入谐波法求解具有蓄热特性的围护结构内壁面温度，利用不稳定实验结果考虑室内空气蓄热，并结合室内散湿特点，建立了夏季非稳态全热6区Block-Gebhart (B-G)模型。通过现场热环境在8个工况下进行对比实验研究，结果表明：离地以上的1~4区，空气温度和壁面温度的理论预测值与实验值平均绝对误差分别为0.44 ~1.12 ℃和0.63~1.96 ℃，室内空气焓值为1.85~1.96 kJ/kg ；接近屋顶的5区、6区空气温度、壁面温度、空气焓值误差较大，并低于实验结果；说明采用谐波法以及实验结果解析大空间热环境不稳态解是可行的。  
        关键词：大空间建筑;夏季热环境;非稳态;全热B-G模型;分层空调   
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      • 武群飞, 南晓红, 王筠涵
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.108
        摘要：自主调节供水温度及开关部分供暖回路阀门等行为模式对户式空气源热泵地暖系统的节能与舒适性具有重要影响。本文以一实际住宅为例，实验研究了户式空气源热泵地暖系统在不同供水温度和改变供暖回路数量下的供暖特性，对室内空气温度、地面温度及系统耗电量等参数的实测与分析显示：室外平均温度为-2.3 ℃，按照机组最高供水温度55 ℃运行时，由于地面温度过高，地板表面温度局部不满意率超过20%，相对于供水温度30 ℃运行结果，耗电量增加191%，客厅与书房的温差增加2.5 ℃以上。室外平均温度为-1.7 ℃，关闭次卧和客卧相应的地暖回路阀门后，主卧、客厅和书房室温比全屋供暖时分别降低了1.4、2.9、0.5 ℃，系统耗电量降低18.7%。  
        关键词：空气源热泵;地板辐射供暖;行为模式;供水温度;能耗   
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      • 秦露雯, 杜明浩, 沈立第, 李舒宏
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.115
        摘要：为提高空气源热泵热水器释能过程热水输出率与能效比，本文设计了一种弧形挡板型进口结构，搭建了热泵热水器实验台，以热水输出率和系统COP为评价指标，对比实验了含新型挡板进口结构的热泵热水器与直接型和侧进型进口结构热泵热水器的性能，获得弧形挡板进口对热泵热水器释能过程运行性能的影响特性。结果表明：弧形挡板型进口结构能显著改善水箱沿高度方向的热分层现象；当进口流量在5~10 L/min之间变化时，弧形挡板型进口结构比直接型进口结构热水输出率提升52.87%~96.60%，系统COP提升7.14%~7.40%；比侧进型进口结构热水输出率提升38.37%~76.99%，系统COP提升3.22%~5.53%。随着进口流量的增加，性能提升越显著。弧形挡板型进口结构在给定的三种进口流量下始终优于另外两种进口结构，可实现热水输出率和系统COP双高效的运行效果。  
        关键词：进口结构;弧形挡板;热水输出率;COP;双高效   
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      • 王 芸, 端木琳, 李祥立, 仝 仓
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.121
        摘要：太阳能辅助土壤源热泵复合系统是严寒寒冷地区实施清洁供能的重要手段之一。在该系统中，太阳能集/蓄热系统与土壤源热泵系统有不同的连接方式和运行模式，太阳能系统的运行时间直接影响土壤的热恢复程度。本文基于TRNSYS平台建立了可全年进行蓄热的太阳能辅助土壤源热泵复合系统，提出了独立双埋管土壤蓄热器模拟计算方法，并与现场测试数据进行了对比验证。基于大连市公共建筑实际工程，通过正交试验设计及TRNSYS模拟全面研究了系统运行参数，得到对系统运行能耗与土壤温度变化率有重要影响的运行参数并分析了其影响规律。结果表明：系统运行能耗与冬季热泵供水温度、负荷侧水流量、土壤侧水流量均呈正相关，与夏季热泵供水温度呈负相关；当累计供热供冷量比为1.31时，系统运行能耗与蓄热启动温度呈负相关；当累计供热供冷量比为2.32时，与蓄热启动温度为正相关；当累计供热供冷量比为1.77时且蓄热启动温度为35 ℃时，系统运行能耗最低。土壤温度变化率与蓄热启动温度呈负相关。应根据系统累计供热供冷量比来相应调节太阳能系统运行时间和运行参数。  
        关键词：太阳能;土壤源热泵;TRNSYS;模型建立;影响因素   
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      • 娄晓莹, 全贞花, 杜伯尧, 赵耀华, 邵思博, 王 伟
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.133
        摘要：本文设计了一种基于微热管阵列的太阳能-空气能双源集热蒸发（冷凝）器及双源直膨式热泵系统，该系统可有效降低光伏组件温度提升光伏发电效率，同时可实现制热和制冷功能，是一种多能互补可满足多种用能需求的新型建筑供能系统形式。搭建了太阳能-空气能双源直膨式热泵系统实验台，并对系统在夏季典型工况下的发电、供冷与提供生活热水性能进行实验测试与分析，结果表明，双源直膨式热泵系统制热运行时，PV/T组件工作对光伏组件起到了显著降温作用，相比于热泵不运行工况，组件光电功率提高56.43%，光电效率提升53.15%；双源直膨式热泵系统将180 L水由20 ℃加热至50 ℃的制热过程，系统平均制热COP为4.59，集热功率为3.20 kW，总发电量为1.43 kW·h，总耗电量为1.36 kW·h；由12 ℃冷却至7 ℃的制冷过程，系统平均EER为2.29。  
        关键词：直膨式热泵;集热蒸发（冷凝）器;微热管阵列;光伏光热   
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      • 程 程, 姜益强, 王 菲
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.142
        摘要：本文提出了一种新型太阳能-污水源热泵供暖系统，并研究在长春、乌鲁木齐、西宁、北京及上海5地近零能耗建筑中冬季供暖、全年供生活热水的运行效果与经济性。结果表明：系统在5地的供暖平均温度均达到40 ℃以上，供生活热水平均温度在电补热前也可以保证在33 ℃以上，可见本系统运行效果良好但仍需要电补热来保证运行的可靠性；5地冬季系统运行能效均达到3.5以上，节能效果显著；除乌鲁木齐（同其它城市相比燃气价格偏低）外，其它4地在应用本系统时，经济性均高于传统的电热水系统和天然气热水系统。  
        关键词：太阳能;污水源热泵;供暖;生活热水;经济性   
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        发布时间：2024-07-18
      • 周 超, 王晶晶, 张吉礼, 陈建泉
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.150
        摘要：PVT热泵系统是太阳能热泵与光伏光热（PVT）综合利用技术的结合，具有在同一套系统上分时输出热能、电能和冷量的热电冷三联供的特点，可以满足建筑多样化、分布式的能源需求。本文以单级压缩PVT热泵系统的夏季制冷性能为研究重点，对以PVT组件直接作为热泵系统冷凝器与外界环境进行辐射冷却换热和对流换热的制冷运行模式进行实验研究，论述了系统组成及工作原理、系统数学模型、性能评价方法，并分析了实验系统在不同气象条件下的制冷性能，对系统数学模型理论解进行实验验证。研究结果表明：单级压缩PVT热泵系统在夏季多种气象条件下均可实现制冷模式运行，且制冷性能良好、系统配置简单、长期稳定运行。在夏季夜间晴朗气象条件下，系统平均制冷COPc为2.8（制冷冻水）和2.3（制冰）；在夏季日间阴天工况，系统平均制冷COPc为2.37（制冷冻水），系统在夜间的制冷性能比日间约高20%。  
        关键词：PVT热泵;吹胀式PVT组件;天空长波辐射冷却;系统模型   
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        发布时间：2024-07-18
      • 刘文杰, 姚 剑, 代彦军
        2022, 43(3) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2022.03.161
        摘要：本文对基于直膨式PVT（光伏光热）组件的太阳能热泵系统进行了数学模型的构建及性能仿真，分析了系统在上海地区的全年运行性能。通过直膨式集热/蒸发器将热泵系统与光伏组件相耦合，吸收光伏组件在工作时产生的废热，在降低光伏组件工作温度、提升组件发电效率的同时，提升了热泵循环的蒸发温度，从而改善了热泵系统的运行性能。基于能量平衡与集热/蒸发器换热特性建立了仿真模型，并与实验结果进行对比，最大误差为6.2%。在上海地区的气温、辐照条件下对系统运行进行了逐日的模拟。模拟结果表明：当冷凝温度为55 ℃时，系统COP在2.67~9.06之间波动，全年平均COP可达5.47；系统全年平均蒸发温度为18.34 ℃，平均得热效率为100.06%； PVT组件的全年平均工作温度比光伏组件下降20.21 ℃，可带来11.80%的全年发电增益。  
        关键词：直膨式;PVT;太阳能;热泵;性能仿真   
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