太陽能輔助空氣源熱泵在生活熱水工程中的應(yīng)用研究

【摘要】：高速的經(jīng)濟發(fā)展，必然會帶來能源的過度消耗、環(huán)境的日益惡化等問題，因此節(jié)能減排、利用新的能源、努力提高能源的利用率成為當(dāng)前政府工作的重中之重。而太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)則很好地達到了以上效果。 本文從太陽輻射強度的計算方法開始，研究了太陽能熱水系統(tǒng)、空氣源熱泵熱水系統(tǒng)和太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的相關(guān)理論。在此基礎(chǔ)上，為哈爾濱市某大學(xué)學(xué)生浴池設(shè)計出了一套完整的太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)。然后以此系統(tǒng)為研究對象，利用TRNSYS軟件分別建立了太陽能熱水系統(tǒng)仿真模型、空氣源熱泵熱水系統(tǒng)仿真模型和太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)仿真模型。通過這三個模型，分析了太陽能集熱器集熱效率的影響因素，包括室外環(huán)境溫度、太陽輻射量、太陽能集熱器進口水溫；空氣源熱泵COP的影響因素，包括室外環(huán)境溫度、空氣源熱泵機組出口水溫；以及各月及整個運行周期系統(tǒng)的性能。 在以上研究的基礎(chǔ)上，最后利用TRNSYS軟件，對太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)進行了優(yōu)化，包括集熱器安裝傾斜角、集熱器總面積、貯熱水箱體積、蓄熱水箱體積。集熱器安裝傾斜角選取0~90°，通過單位面積集熱器上的輻射量來衡量。集熱器總面積分別按20%、30%、40%和50%選取，通過不同集熱面積下的太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的優(yōu)化值來衡量。選取4個不等體積的貯熱水箱，按蓄熱量來衡量。選取4個不等體積的蓄熱水箱，按用水溫度能否滿足要求和運行成本來衡量。通過優(yōu)化得出最適合該浴池的熱水系統(tǒng)。 最后對哈爾濱市某大學(xué)學(xué)生浴池?zé)崴到y(tǒng)進行運行費用和環(huán)保效益分析。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 空氣源熱泵 系統(tǒng)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU822
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 空氣源熱泵熱水系統(tǒng)11-12
• 1.2.2 太陽能熱水系統(tǒng)12-13
• 1.2.3 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)13-14
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)基本理論研究15-27
• 2.1 太陽能熱水系統(tǒng)理論研究15-22
• 2.1.1 太陽角的計算15-17
• 2.1.2 太陽輻射強度計算17-18
• 2.1.3 哈爾濱地區(qū)太陽輻射資源的可利用性18-19
• 2.1.4 太陽能熱水系統(tǒng)的工作原理19-22
• 2.2 空氣源熱泵熱水系統(tǒng)理論研究22-24
• 2.2.1 空氣源熱泵的工作原理22-23
• 2.2.2 空氣源熱泵的制熱性能系數(shù)23
• 2.2.3 哈爾濱地區(qū)空氣能資源的可利用性23-24
• 2.3 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)24-26
• 2.3.1 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)構(gòu)成24-25
• 2.3.2 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)運行模式25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)設(shè)計27-37
• 3.1 工程概況27-28
• 3.1.1 氣象資料27
• 3.1.2 設(shè)計參數(shù)27-28
• 3.2 空氣源熱泵熱水單元設(shè)計28-29
• 3.2.1 空氣源熱泵的選型28-29
• 3.2.2 蓄熱水箱的設(shè)計29
• 3.3 太陽能熱水單元設(shè)計29-36
• 3.3.1 太陽能集熱器的分類29-31
• 3.3.2 太陽能集熱器面積計算31-32
• 3.3.3 太陽能集熱器的安裝32-35
• 3.3.4 貯熱水箱的計算35-36
• 3.4 運行模式及控制系統(tǒng)的設(shè)計36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的模擬37-55
• 4.1 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)設(shè)備37
• 4.2 TRNSYS 軟件介紹37-40
• 4.2.1 TRNSYS 軟件開發(fā)背景37-38
• 4.2.2 TRNSYS 軟件功能簡介38-40
• 4.2.3 信息流程圖40
• 4.3 太陽能熱水系統(tǒng)模型40-45
• 4.3.1 模型標準部件及參數(shù)設(shè)置40-42
• 4.3.2 太陽能熱水系統(tǒng)模擬及結(jié)果分析42-45
• 4.4 空氣源熱泵熱水系統(tǒng)模型45-50
• 4.4.1 模型標準部件及參數(shù)設(shè)置46-48
• 4.4.2 空氣源熱泵熱水系統(tǒng)仿真模擬及結(jié)果分析48-50
• 4.5 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)模型50-54
• 4.5.1 模型氣象參數(shù)50-51
• 4.5.2 模型標準部件及參數(shù)設(shè)置51-52
• 4.5.3 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)模擬及結(jié)果分析52-54
• 4.6 本章小節(jié)54-55
• 第5章 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的優(yōu)化55-61
• 5.1 集熱器總面積優(yōu)化55-56
• 5.2 集熱器安裝傾斜角優(yōu)化56-57
• 5.3 貯熱水箱體積優(yōu)化57-58
• 5.4 蓄熱水箱體積優(yōu)化58-59
• 5.5 優(yōu)化系統(tǒng)運行分析59-60
• 5.6 本章小結(jié)60-61
• 第6章 太陽能輔助空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的經(jīng)濟環(huán)保效益分析61-64
• 6.1 系統(tǒng)投資分析61
• 6.2 系統(tǒng)運行費用及節(jié)能效益分析61-63
• 6.2.1 系統(tǒng)運行費用分析61-62
• 6.2.2 系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保效益分析62
• 6.2.3 回收年限62-63
• 6.3 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69

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