太陽能輔助多功能熱泵系統(tǒng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究

【摘要】： 本文提出了一種新穎的太陽能輔助多功能熱泵系統(tǒng)(SAMHPS),是基于熱泵熱消耗領(lǐng)域多向利用的思想,通過創(chuàng)新性設(shè)計(jì),融合太陽能的利用,以較高設(shè)備利用率和工作效率實(shí)現(xiàn)生活熱消耗領(lǐng)域的空氣調(diào)節(jié)和制取熱水功能,非常適合于家用和商業(yè)空調(diào)熱水領(lǐng)域。 本文綜述了熱泵應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展歷史和熱泵研究領(lǐng)域的重點(diǎn)方向,結(jié)合課題研究的社會背景和行業(yè)情況,探討了SAMHPS系統(tǒng)的應(yīng)用前景。本文所設(shè)計(jì)的SAMHPS系統(tǒng),僅使用三臺換熱器、一套節(jié)流裝置和一臺壓縮機(jī),巧妙的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠提供七種功能模式下的空氣調(diào)節(jié)和制取熱水,即太陽能輔助室內(nèi)制熱,室內(nèi)單制熱,熱泵熱水器,室內(nèi)單制冷,室內(nèi)制冷同時(shí)制熱水,制取冷水功能和太陽能熱水器功能等。其中“太陽能輔助制熱”功能和“熱泵熱水器”功能是SAMHPS系統(tǒng)最具有節(jié)能優(yōu)勢的兩大核心功能。 本文對SAMHPS系統(tǒng)的核心功能進(jìn)行了理論仿真計(jì)算,建立了系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)仿真模型,從理論上分析了SAMHPS核心功能所具有的高效節(jié)能效果。 在理論模擬計(jì)算的基礎(chǔ)上,我們搭建了SAMHPS系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺功能系統(tǒng)和測試系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)臺功能系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)各功能的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)臺測試系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的一套自編軟件程序,它是在Visual Basic平臺上開發(fā)的,應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)和串口通訊技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)定時(shí)自動(dòng)采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)(溫度,壓力,流量和功率),并融合了數(shù)據(jù)存儲,處理和實(shí)時(shí)分析等高級功能。 對SAMHPS系統(tǒng)的太陽能輔助室內(nèi)制熱,室內(nèi)單制熱,熱泵熱水器,室內(nèi)制冷同時(shí)制熱水和冬季融霜等功能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和分析。通過對系統(tǒng)各個(gè)功能下的多組詳細(xì)實(shí)驗(yàn),證實(shí)了SAMHPS理論模擬計(jì)算所預(yù)示的高效節(jié)能。通過實(shí)驗(yàn)對比研究,揭示了在不同功能下,影響SAMHPS系統(tǒng)設(shè)率提高的各個(gè)關(guān)鍵因素。同時(shí)從實(shí)際應(yīng)用出發(fā),指出了對于大多數(shù)中東部地區(qū)而言,豐富的太陽能源能夠以較低的代價(jià)在本系統(tǒng)中得到應(yīng)用。 最后,本文對SAMHPS系統(tǒng)的研究進(jìn)行了總結(jié),并展望了未來的研究方向。 【關(guān)鍵詞】：熱泵 太陽能 空調(diào) 熱水器 實(shí)驗(yàn) 模擬
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TU833
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 主要符號表8-9
• 目錄9-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 課題研究背景及意義12-16
• 1.1.1 課題研究的社會背景12-13
• 1.1.2 課題研究的應(yīng)用環(huán)境13-14
• 1.1.3 課題研究的意義14-16
• 1.2 熱泵應(yīng)用的起源和發(fā)展16-17
• 1.3 多功能熱泵的技術(shù)基礎(chǔ)17
• 1.4 多功能熱泵研究與應(yīng)用現(xiàn)狀17-22
• 1.4.1 空調(diào)熱水器一體機(jī)方面的研究18
• 1.4.2 太陽能與熱泵的利用方面的研究18-19
• 1.4.3 國內(nèi)外太陽能熱泵的研究進(jìn)展19-20
• 1.4.4 廢熱余熱的利用20-21
• 1.4.5 適用于熱泵系統(tǒng)的工質(zhì)研究21
• 1.4.6 除霜及極其寒冷條件下熱泵運(yùn)行問題21-22
• 1.5 多功能熱泵系統(tǒng)研究和應(yīng)用中存在的問題22-23
• 1.5.1 研究中存在的問題22-23
• 1.5.2 應(yīng)用中存在的問題23
• 1.6 本課題提出的多功能熱泵系統(tǒng)23-24
• 1.7 本文研究工作及內(nèi)容24-26
• 第二章 SAMHPS結(jié)構(gòu)與功能介紹26-35
• 2.1 基本SAMHPS原型26-29
• 2.2 改進(jìn)SAMHPS系統(tǒng)29-32
• 2.3 SAMHPS的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用前景32-35
• 2.3.1 SAMHPS的優(yōu)點(diǎn)32-33
• 2.3.2 SAMHPS系統(tǒng)的應(yīng)用前景33-35
• 第三章 SAMHPS系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模擬計(jì)算35-55
• 3.1 系統(tǒng)模擬的算法35-38
• 3.2 壓縮機(jī)部件模擬38-41
• 3.2.1 壓縮機(jī)模擬的目標(biāo)函數(shù)38
• 3.2.2 壓縮機(jī)的質(zhì)量流量模型38-39
• 3.2.3 壓縮機(jī)功率模型39-40
• 3.2.4 壓縮機(jī)模擬仿真流程40-41
• 3.3 冷凝器部件模擬41-46
• 3.3.1 冷凝器模擬的目標(biāo)函數(shù)41
• 3.3.2 冷凝器仿真的基本模型41-42
• 3.3.3 翅片式冷凝器部件模擬42-43
• 3.3.4 板式冷凝器部件模擬43-44
• 3.3.5 冷凝器模擬仿真流程44-46
• 3.4 蒸發(fā)器部件模擬46-51
• 3.4.1 蒸發(fā)器模擬的目標(biāo)函數(shù)46
• 3.4.2 蒸發(fā)器仿真的基本模型46-47
• 3.4.3 翅片式蒸發(fā)器部件模擬47-49
• 3.4.4 板式蒸發(fā)器部件模擬49-50
• 3.4.5 蒸發(fā)器模擬仿真流程50-51
• 3.5 節(jié)流閥部件模擬51
• 3.5.1 節(jié)流閥模擬的目標(biāo)函數(shù)51
• 3.5.2 節(jié)流閥模擬的模型51
• 3.6 模擬計(jì)算結(jié)果分析51-54
• 3.6.1 模擬太陽能輔助室內(nèi)加熱工況51-53
• 3.6.2 模擬熱泵熱水器工況53-54
• 3.7 結(jié)論54-55
• 第四章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建55-64
• 4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖55
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部件的選型設(shè)計(jì)55-58
• 4.3 參數(shù)測量的一次儀器58-60
• 4.3.1 溫度的測量58-59
• 4.3.2 壓力的測量59-60
• 4.3.3 功率的測量60
• 4.3.4 流量的測量60
• 4.4 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)60-62
• 4.4.1 太陽能輔助室內(nèi)制熱(有太陽能)60-61
• 4.4.2 室內(nèi)單制熱61
• 4.4.3 熱泵熱水器功能61
• 4.4.4 室內(nèi)制冷同時(shí)制熱水61-62
• 4.4.5 室內(nèi)單制冷62
• 4.5 實(shí)驗(yàn)過程62-64
• 4.5.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及步驟62-63
• 4.5.2 環(huán)境溫度控制63
• 4.5.3 水溫及水流量的控制63-64
• 第五章 一體化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集及分析軟件的開發(fā)64-72
• 5.1 開發(fā)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集軟件的必要性64
• 5.2 開發(fā)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集軟件的框架64-67
• 5.2.1 虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用64-65
• 5.2.2 串口通訊技術(shù)及應(yīng)用65-66
• 5.2.3 數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲與處理技術(shù)66-67
• 5.3 各類參數(shù)的采集方式67-69
• 5.3.1 溫度參數(shù)的采集67-68
• 5.3.2 壓力參數(shù)的采集68
• 5.3.3 流量參數(shù)的采集68
• 5.3.4 功率參數(shù)的采集68-69
• 5.4 軟件中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析69
• 5.5 軟件實(shí)物展示69-72
• 第六章 實(shí)驗(yàn)測試和結(jié)果分析72-93
• 6.1 “室內(nèi)單制熱”功能實(shí)驗(yàn)及分析72-73
• 6.2 “太陽能輔助室內(nèi)制熱”功能實(shí)驗(yàn)及分析73-83
• 6.2.1 制冷劑充注量及室內(nèi)溫度參數(shù)對性能的影響73-79
• 6.2.2 模擬太陽能輻射條件下的實(shí)驗(yàn)79-82
• 6.2.3 “太陽能輔助室內(nèi)制熱”功能結(jié)論82-83
• 6.3 “熱泵熱水器”功能實(shí)驗(yàn)及分析83-88
• 6.3.1 制冷劑充注量3.222kg時(shí)的熱泵熱水器功能83-85
• 6.3.2 典型熱泵熱水器工況下的實(shí)驗(yàn)分析85-88
• 6.3.3 “熱泵熱水器”功能結(jié)論88
• 6.4 “室內(nèi)制冷同時(shí)制熱水”功能實(shí)驗(yàn)及分析88-91
• 6.5 冬季除霜工況91-92
• 6.6 結(jié)論92-93
• 第七章 總結(jié)和展望93-95
• 7.1 本文結(jié)論93-94
• 7.2 研究展望94-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 作者簡歷及在學(xué)期間所取得的科研成果99-100
• 致謝100

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