直膨式太陽能熱泵熱水器性能改進及實驗研究.pdf

1、本文在團隊科研人員的新型發(fā)明專利－直膨式太陽能熱水裝置實驗臺的基礎(chǔ)上進行了大量的實驗，積累了上海地區(qū)全年四季典型氣候工況下的實驗系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，通過對實驗裝置在不同的氣候條件下的運行性能數(shù)據(jù)進行計算和分析，總結(jié)得出現(xiàn)有系統(tǒng)運行的主要特點。在此基礎(chǔ)上初步開發(fā)了與建筑一體化的新型直膨式太陽能熱泵熱水器實驗樣機，并進一步獲得了其主要性能參數(shù)。 分析表明雖然系統(tǒng)整體COP相對于常規(guī)熱水器具有一定優(yōu)勢,但仍然在與建筑的集成性，集熱板的集熱效

2、率和系統(tǒng)運行能耗等方面具有優(yōu)化潛力。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)對實驗樣機進行優(yōu)化并再次進行對比試驗，將所采集的實驗數(shù)據(jù)與改裝前的運行數(shù)據(jù)進行比較，分析得出性能提高的主要原因是集熱板材質(zhì)的更換提高了集熱溫度，集熱板流場的更換使制冷劑流動分布更趨均勻。整個系統(tǒng)的關(guān)鍵部件－太陽能集熱器的改進使之與系統(tǒng)更加匹配。 采取實驗和編寫系統(tǒng)仿真模型相結(jié)合的方法，以仿真計算作為輔助手段來指導(dǎo)實驗的方向。建立了直膨式太陽能熱泵熱水器樣機的集總參數(shù)法模型,并對該模

3、型進行了上海典型氣候條件下的實驗驗證。 仿真結(jié)果與實驗實測值吻合較好。進而利用該模型計算得出在各種不同氣象條件下系統(tǒng)的運行性能，據(jù)此確定出直膨式太陽能熱泵熱水器全年高效安全運行的變頻策略，這也是尋求提高本系統(tǒng)性能的另一個關(guān)鍵因素。根據(jù)此運行頻率的控制策略,在6-8月的實驗階段內(nèi),運行平均COP達到6.5,平均當(dāng)量集熱效率達到110％(平均太陽輻射700W/m2,平均氣溫31度)根據(jù)對實驗數(shù)據(jù)的分析并參照仿真計算結(jié)果，對直膨式太陽

4、能熱泵熱水器進行定型設(shè)計，以有效保證系統(tǒng)性能和運行效率為前提進行產(chǎn)品化的探索，提出定型方案并且試制該產(chǎn)品的小批量樣機，進而對定型后的熱水系統(tǒng)進行冬季氣候條件下的反復(fù)運行實驗。同時計算分析了太陽能集熱器的安裝角度對系統(tǒng)性能的影響，得出了在上海地區(qū)集熱板安裝的推薦最佳角度。 本文還對系統(tǒng)進行經(jīng)濟性分析,探索實驗樣機在全國各地區(qū)的應(yīng)用前景：根據(jù)全國典型氣候地區(qū)的氣象參數(shù)模擬系統(tǒng)運行耗能情況,用綜合能源價格法分析了影響系統(tǒng)經(jīng)濟性的關(guān)鍵因