直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器性能改進(jìn)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文在團(tuán)隊(duì)科研人員的新型發(fā)明專利－直膨式太陽(yáng)能熱水裝置實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，積累了上海地區(qū)全年四季典型氣候工況下的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置在不同的氣候條件下的運(yùn)行性能數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，總結(jié)得出現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行的主要特點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上初步開(kāi)發(fā)了與建筑一體化的新型直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并進(jìn)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(duì)于常規(guī)熱水器具有一定優(yōu)勢(shì),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(yùn)行能耗等方面具有優(yōu)化潛力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行優(yōu)化并再次進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，將所采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與改裝前的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)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(chǎng)的更換使制冷劑流動(dòng)分布更趨均勻。整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件－太陽(yáng)能集熱器的改進(jìn)使之與系統(tǒng)更加匹配。 采取實(shí)驗(yàn)和編寫系統(tǒng)仿真模型相結(jié)合的方法，以仿真計(jì)算作為輔助手段來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的方向。建立了直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器樣機(jī)的集總參數(shù)法模型,并對(duì)該模

3、型進(jìn)行了上海典型氣候條件下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)值吻合較好。進(jìn)而利用該模型計(jì)算得出在各種不同氣象條件下系統(tǒng)的運(yùn)行性能，據(jù)此確定出直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器全年高效安全運(yùn)行的變頻策略，這也是尋求提高本系統(tǒng)性能的另一個(gè)關(guān)鍵因素。根據(jù)此運(yùn)行頻率的控制策略,在6-8月的實(shí)驗(yàn)階段內(nèi),運(yùn)行平均COP達(dá)到6.5,平均當(dāng)量集熱效率達(dá)到110％(平均太陽(yáng)輻射700W/m2,平均氣溫31度)根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析并參照仿真計(jì)算結(jié)果，對(duì)直膨式太陽(yáng)

4、能熱泵熱水器進(jìn)行定型設(shè)計(jì)，以有效保證系統(tǒng)性能和運(yùn)行效率為前提進(jìn)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(jī)，進(jìn)而對(duì)定型后的熱水系統(tǒng)進(jìn)行冬季氣候條件下的反復(fù)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。同時(shí)計(jì)算分析了太陽(yáng)能集熱器的安裝角度對(duì)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析,探索實(shí)驗(yàn)樣機(jī)在全國(guó)各地區(qū)的應(yīng)用前景：根據(jù)全國(guó)典型氣候地區(qū)的氣象參數(shù)模擬系統(tǒng)運(yùn)行耗能情況,用綜合能源價(jià)格法分析了影響系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因