热电器件辅助R290热泵系统的性能优化研究：基于三维打印与传统制造技术的对比分析

《ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT》：Performance mapping of the thermoelectric subcooler devoted to domestic heat pump applications

本文推荐了一篇关于热电器件辅助R290热泵系统性能优化的前沿研究。作者通过对比三维打印（3D）与传统制造（conv）两种热电器件（TESC），系统评估了其在提升系统性能系数（COP）方面的潜力。实验结果表明，三维打印器件在制冷/制热容量及COP（1%-17%提升）方面均优于传统器件，为低全球变暖潜能值（GWP）制冷剂的应用提供了创新解决方案。

　　

实验亮点

本研究针对两种不同设计的热电器件（TESC_conv和TESC_3D）进行了系统性能测试，重点分析了其在不同电压（1.0-8.0 V DC）、R290温度（40-50°C）和辅助水温（30-60°C）条件下的响应。结果表明，TESC_3D在制冷/制热容量和COP方面均显著优于传统设计，尤其在低电压（1.0 V DC）下表现最佳，为小型热泵系统的优化提供了关键数据支持。

实验结果

通过对比两种TESC在不同工况下的性能，发现TESC_3D的制冷COP（COP_c）最高可达1.22，制热COP（COP_h）达2.22，且其附加制冷/制热容量分别达到270 W和490 W。误差分析（Type C误差棒）进一步验证了数据的可靠性，凸显了三维打印技术在热管理器件中的优势。

结果总结与讨论

与传统研究多聚焦于R744系统不同，本研究首次针对R290热泵系统构建了完整的TESC性能图谱。作者指出，TESC的灵活调控能力使其特别适合与喷射器等组件联用，而三维打印技术为复杂流道结构的设计提供了新思路。未来工作应关注TESC在变工况下的长期稳定性及与其他系统的集成潜力。

结论

本研究通过详尽的实验数据证实，三维打印制造的TESC在提升R290热泵系统性能方面具有显著优势，为低GWP制冷剂的高效应用开辟了新途径。后续研究将聚焦于系统级优化及实际工况下的性能验证。