基于目前单级热泵和复叠式热泵的研究现状，针对低温能质提升技术的原理和方法，对复叠式高温热泵系统的循环工质的筛选、热动机械的流固耦合、换热器的优化设计选择、系统运行参数的优化进行了理论分析，为后续研究工作的开展奠定了理论基础。
根据HTCHP系统循环工质筛选的基本原则，采用Refprop 9.1软件，通过对R134a,R420A，R407C,R413A和BY-3等常用中高温热泵系统循环工质进行理论循环性能的计算，选定BY-3作为本研究的低温端制冷循环的工质。通过对R245fa, R245ca，R236ea以及R134a等常用的高温热泵工质的系统循环性能计算，选定R245fa为高温端制冷循环的工质。通过对冷冻机油的基本性质的研究，本研究选取160SZ和320SZ分别作为低温端和高温端制冷循环的润滑油。
在国家“973”项目的支持下，搭建了20kW的复叠式热泵试验平台，研究系统运行参数对HTCHP系统性能的影响。试验结果表明， 当HTCHP系统的制热温度达到142℃时，高低温端制冷循环的压缩比分别为3.84和4.13，系统的COP为1.72，系统具有良好的循环性能。HTCHP系统的㶲分析计算结果表明，HTCHP系统发生㶲损失最大的部件为高温端电子膨胀阀，冷凝器和冷凝蒸发器。提高这三者的换热效率，是提高HTCHP系统性能的关键。 |