蓄熱水箱聯合太陽能熱泵供暖系統(tǒng)的應用研究.pdf

1、近年來，隨著我國經濟的快速發(fā)展，對能源的需求量也日益增加。在所有能耗中，建筑能耗所占比例高達1/4，且有逐步增加的趨勢，因此尋求一種可再生能源代替煤炭為建筑供暖成為一種必然。在所有可再生能源中，太陽能以之綠色無污染的優(yōu)勢成為首選。尤其是太陽能和熱泵聯合供暖系統(tǒng)，綜合了兩種熱源的優(yōu)點。但傳統(tǒng)太陽能熱泵供暖系統(tǒng)在我國嚴寒地區(qū)應用中存在各種各樣的問題，且缺少針對該地區(qū)不同建筑類型間接蓄熱水箱結構設計的研究?；诖?，本論文提出了新的太陽能+低溫

2、熱回收空氣源熱泵聯合供暖系統(tǒng)，并對系統(tǒng)中的關鍵設備蓄熱水箱的容積及結構設計做了詳細分析計算。
　　本文首先詳細闡述了太陽能+低溫熱回收空氣源熱泵聯合供暖系統(tǒng)的設計方法。指出空氣源熱泵裝機容量的確定與室外逐時溫度及建筑逐時負荷相關，在實際計算時應首先確定最佳平衡點溫度，由最佳平衡點溫度下的建筑負荷推算機組的裝機容量；指出影響集熱器面積計算的關鍵參數為太陽能保證率及集熱效率，通過分析室外逐時溫度、建筑逐時熱負荷以及熱泵的制熱性能之間的

3、耦合特性，得出太陽能保證率的計算方法及流程，通過實驗測試得到該系統(tǒng)模式下集熱側的最佳循環(huán)流量，進而計算得到集熱器的集熱效率；指出蓄熱水箱容積的計算方法，通過分析熱泵機組的制冷+熱回收性能確定了水箱的蓄熱溫度。
　　通過分析居住、辦公建筑運行控制策略與水箱結構設計之間的關系，指出了居住、辦公建筑水箱在結構設計時的側重點。對于居住建筑，其內置換熱盤管設計應以換熱效率為主，宜選擇立式螺旋盤管，水箱至熱泵側的供回水管設計應考慮水箱的容積利

4、用率，參考自然分層水蓄冷槽進出水管的設計，通過改變水箱進出水管的位置及在進水管上部加設圓形擋板提高水箱容積利用率，并通過CFD模擬找出最佳擋板規(guī)格及其與進水口的距離；同時，通過CFD模擬比較了帶擋板水箱與常規(guī)水箱的溫度分層現象及其容積利用率，指出改變結構后的水箱容積利用率可大大提高。對于辦公建筑，其內置盤管設計應同時兼顧換熱效率及釋熱速率。
　　在重慶大學搭建了小型試驗臺。通過實驗測試居住建筑不同結構水箱的出口水溫及內部溫度分布，

5、驗證CFD模擬結果的正確性，分析測試結果與模擬結果出現微小不同的原因。對辦公建筑兩種不同換熱盤管的性能進行測試，結果表明平鋪 U型管的釋熱速率要遠大于螺旋立管，已超過了螺旋管換熱效率高的優(yōu)點，即辦公建筑蓄熱水箱的內置換熱盤管選擇平鋪 U型管更優(yōu)。同時，將該研究成果通過相似、類比法應用到嚴寒地區(qū)的工程中。
　　最后，對不同結構水箱對熱泵機組運行性能的影響進行了分析與預測。研究表明：對于居住建筑而言，空氣源熱泵聯合帶擋板水箱運行時的C