太陽(yáng)能—空氣源復(fù)合熱泵機(jī)組性能研究

【摘要】：近年來(lái),隨著節(jié)能減排及污染防治需求的加大,能源的多能互補(bǔ)應(yīng)用漸成趨勢(shì)。太陽(yáng)能受地域、天氣的影響較大,不能很好滿足用能需求,空氣源低溫適應(yīng)性能差,兩者結(jié)合可更好實(shí)現(xiàn)用能互補(bǔ)。本文設(shè)計(jì)了一種新型換熱器,在冬季運(yùn)行時(shí),空氣先經(jīng)過(guò)介質(zhì)為太陽(yáng)能熱水的一排管,提高了空氣溫度,然后經(jīng)過(guò)介質(zhì)為制冷劑的一排管,使蒸發(fā)溫度提高,提高了機(jī)組的COP；能比較有效地解決傳統(tǒng)熱泵空調(diào)裝置室外換熱器在冬季運(yùn)行時(shí)效率低,結(jié)霜、除霜?jiǎng)幼黝l繁的問(wèn)題,提高了機(jī)組冬季運(yùn)行時(shí)的可靠性,具有高效的特點(diǎn)。該設(shè)計(jì)特點(diǎn)可以有效改善空氣源熱泵冬季的運(yùn)行工況,減少或避免空氣源熱泵的結(jié)霜,這既可以保證系統(tǒng)運(yùn)行效率,又達(dá)到了節(jié)能的目的。具有重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益,有很大的開發(fā)、應(yīng)用潛力。本文首先通過(guò)EVCP-COND換熱器模擬軟件對(duì)翅片式換熱器支路數(shù)、流路布置形式進(jìn)行模擬優(yōu)化,以此確定換熱器最優(yōu)支路數(shù)。并通過(guò)對(duì)三種不同流路管路形式進(jìn)行優(yōu)化,得到最優(yōu)的換熱器流路布置方式,以此為依據(jù)確定換熱器布置形式。對(duì)采用該新型換熱器制熱量為60Kw的機(jī)組在焓差實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)單一空氣源供熱運(yùn)行性能以及雙熱源運(yùn)行時(shí)機(jī)組性能進(jìn)行了研究。重點(diǎn)分析空氣源單獨(dú)供熱時(shí)風(fēng)機(jī)風(fēng)量以及環(huán)境溫度對(duì)蒸發(fā)器出口制冷劑溫度、蒸發(fā)器出口空氣溫度、機(jī)組制熱量、總輸入功率、能效比的影響規(guī)律,得到單一空氣源熱泵運(yùn)行時(shí),風(fēng)機(jī)電流頻率在25-45Hz時(shí)機(jī)組性能較好。對(duì)雙熱源復(fù)合供熱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,得到復(fù)合熱源比單一熱源時(shí),機(jī)組性能有明顯提升且隨著太陽(yáng)熱水水溫的升高提升效果越明顯。在名義工況條件下(環(huán)境溫度7℃),太陽(yáng)能熱水水溫30℃時(shí),機(jī)組換熱量比無(wú)太陽(yáng)能熱水添加時(shí)提高42%,換熱量達(dá)到64.86kw。機(jī)組能效比比無(wú)太陽(yáng)能熱水添加時(shí)可提高39%,由2.26提高到2.91。隨著環(huán)境溫度的降低,換熱量、能效比比沒(méi)有太陽(yáng)能熱水工況增加明顯,并隨著環(huán)境溫度降低,太陽(yáng)能熱水作用越顯著。增加最明顯的是環(huán)境溫度-5℃、太陽(yáng)能熱水溫度20℃時(shí),換熱量、COP比沒(méi)有太陽(yáng)能熱水工況分別增加了23.3%、18.9%。對(duì)名義工況下(環(huán)境溫度7℃)太陽(yáng)能熱水供熱量利用情況進(jìn)行分析,得當(dāng)太陽(yáng)能熱水水溫20℃時(shí),太陽(yáng)能供熱作用顯著,隨著熱水水溫的升高,空氣逐漸被加熱,當(dāng)達(dá)到30℃時(shí),蒸發(fā)器出風(fēng)空氣溫度高于環(huán)境溫度,蒸發(fā)器吸熱量主要來(lái)自太陽(yáng)能熱水一種熱源,太陽(yáng)能熱水溫度20℃和25℃時(shí)集熱器得熱量有效利用率58%左右,約42%左右的熱量被散失在周圍空氣中。當(dāng)太陽(yáng)能熱水溫度升高到30℃時(shí)利用率出現(xiàn)降低,到46.5%。因此利用Trnsys模擬軟件進(jìn)一步分析得集熱器最優(yōu)面積為112m2,為機(jī)組的實(shí)際應(yīng)用起到指導(dǎo)作用。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能空氣源復(fù)合熱泵 換熱器模擬 機(jī)組性能 風(fēng)機(jī)電流頻率 太陽(yáng)能水溫
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU83
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景與意義10
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 第二章 新型復(fù)合換熱器仿真與設(shè)計(jì)15-29
• 2.1 EVAP-COND軟件介紹15-16
• 2.2 換熱器支路數(shù)模擬16-18
• 2.3 換熱器流路布置優(yōu)化18-20
• 2.4 最優(yōu)換熱器仿真分析20-24
• 2.5 新型換熱器理論分析24-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 空氣源熱泵機(jī)組性能實(shí)驗(yàn)研究29-43
• 3.1 熱泵機(jī)組綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)29-33
• 3.2 風(fēng)機(jī)風(fēng)量對(duì)機(jī)組性能影響實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析33-38
• 3.3 室外溫度對(duì)機(jī)組性能影響實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析38-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 第四章 太陽(yáng)能-空氣源復(fù)合熱泵實(shí)驗(yàn)研究43-65
• 4.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容43
• 4.2 名義工況復(fù)合熱泵機(jī)組性能實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析43-51
• 4.3 名義工況下雙熱源換熱實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析51-57
• 4.4 低溫適應(yīng)性的改善實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析57-63
• 4.5 太陽(yáng)能熱水熱量利用實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析63-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第五章 機(jī)組太陽(yáng)能輔助熱源匹配65-71
• 5.1 太陽(yáng)能集熱器模型65-67
• 5.2 集熱器面積模擬與匹配67-70
• 5.3 本章小結(jié)70-71
• 第六章 結(jié)論與展望71-73
• 6.1 結(jié)論71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況78

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