太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)的實驗研究

【摘要】：近年來,化石能源等急劇消耗促進了社會經濟的飛速發(fā)展,但同時對生態(tài)環(huán)境也造成了巨大的破壞,而太陽能作為一種清潔的可持續(xù)的能源越來越受到各國的重視。針對蘭州地區(qū)冬季采暖時間長、常規(guī)能源消耗過大、太陽能資源豐富這一特點,提出了一種新型的太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng),該系統(tǒng)將直接地板輻射采暖的舒適性、空氣源熱泵的高效性和太陽能熱泵的節(jié)能性等優(yōu)勢很好的結合在一起。根據(jù)甘肅蘭州地區(qū)冬季室外溫度低、濕度低、太陽能輻射量大等特點,設計了一套太陽能無水采暖系統(tǒng),對該系統(tǒng)進行了基本原理的闡述和理論分析,然后進行系統(tǒng)各組件選型設計和實驗房的搭建,最后針對太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)進行了系統(tǒng)性能的實驗研究和系統(tǒng)經濟性、綜合熱力性能的計算,通過實驗結果分析得出得出新型的太陽能熱泵無水系統(tǒng)在甘肅蘭州地區(qū)的可行性。其主要研究的內容和結果如下:1、對太陽能熱泵系統(tǒng)進行分類比較,提出了一種新型的太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng),闡述該系統(tǒng)運行的基本原理,并進行系統(tǒng)理論分析。2、建立系統(tǒng)各組成部件模型并進行分析計算,在蘭州地區(qū)建筑采暖規(guī)范的基礎上搭建了太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)實驗房,并完成系統(tǒng)調試運行過程。3、通過太陽能輻射量、太陽能集熱器集熱量、室外氣候狀態(tài)之間的變化關系研究熱泵壓縮機、地暖盤管、太陽能集熱器的性能和整個系統(tǒng)的性能,驗證了該系統(tǒng)在甘肅蘭州冬季熱環(huán)境下的可行性,并與該地區(qū)常規(guī)供暖方式的系統(tǒng)性能進行了比較。4、引入熱源效率和?效率來評價太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)的綜合熱力性能,與其他常規(guī)供暖方式進行比較。使用費用年值法對太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)、天然氣鍋爐系統(tǒng)、家用中央空調采暖系統(tǒng)進行了經濟性方面的評價。通過實驗研究表明,太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)在甘肅蘭州地區(qū)具有可行性且系統(tǒng)性能較高,該系統(tǒng)運行期間的平均COP隨著室外溫度和輻射量的上升而變大,晴天其平均COP為3.4,陰天其平均COP為2.6,雪天其平均COP為3.1,在室外溫度為8℃時可達到最大COP值4.2;同時該系統(tǒng)在經濟性方面具有一定的優(yōu)勢,雖然系統(tǒng)初始投資較高,但是系統(tǒng)運行的費用相對較低;并且在環(huán)境保護、節(jié)能減排等方面具有顯著的效果。 【關鍵詞】：太陽能 熱泵 無水采暖 節(jié)能環(huán)保 可行性
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU832
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 太陽能系統(tǒng)與熱泵系統(tǒng)的結合10-11
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國內研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 課題的研究目的與主要內容13-15
• 1.4.1 課題研究目的13-14
• 1.4.2 課題研究內容14-15
• 第二章 太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)的理論研究和系統(tǒng)分析15-24
• 2.1 太陽能熱泵系統(tǒng)15-19
• 2.1.1 直接膨脹式太陽能熱泵系統(tǒng)15-16
• 2.1.2 間接膨脹式太陽能熱泵系統(tǒng)16-19
• 2.2 太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)19-22
• 2.2.1 系統(tǒng)原理19-20
• 2.2.2 理論分析20-22
• 2.3 本章小結22-24
• 第三章 實驗設備選型設計及實驗房的搭建24-42
• 3.1 實驗房的設計及計算24-33
• 3.1.1 實驗房整體布局規(guī)劃24-29
• 3.1.2 無水采暖實驗房構造層的傳熱計算29-31
• 3.1.3 實驗房負荷計算31-33
• 3.2 實驗設備選型33-39
• 3.2.1 太陽能集熱器選型33-37
• 3.2.2 熱泵蒸發(fā)器選型37-39
• 3.2.3 壓縮機選型39
• 3.3 機組調試39-41
• 3.4 本章小結41-42
• 第四章 太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)的性能測試42-49
• 4.1 太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)實驗方案42-43
• 4.1.1 實驗目的42
• 4.1.2 實驗內容42
• 4.1.3 實驗方法42-43
• 4.2 實驗測試結果與分析43-48
• 4.3 本章小結48-49
• 第五章 太陽能熱泵無水采暖系統(tǒng)的綜合熱力性能與經濟性分析49-54
• 5.1 綜合熱力性能分析49-50
• 5.1.1 綜合熱力性能計算49-50
• 5.1.2 不同供暖方式的綜合熱力性能比較50
• 5.2 經濟性分析50-53
• 5.2.1 系統(tǒng)初始投資的比較51
• 5.2.2 系統(tǒng)運行費用的比較51-52
• 5.2.3 系統(tǒng)綜合性能分析52-53
• 5.3 本章小結53-54
• 第六章 結論與展望54-56
• 6.1 結論54-55
• 6.2 展望55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-60
• 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文60

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