蓄熱水箱聯(lián)合太陽(yáng)能熱泵供暖系統(tǒng)的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)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(dá)1/4，且有逐步增加的趨勢(shì)，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(yáng)能以之綠色無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)成為首選。尤其是太陽(yáng)能和熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)，綜合了兩種熱源的優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱泵供暖系統(tǒng)在我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)用中存在各種各樣的問(wèn)題，且缺少針對(duì)該地區(qū)不同建筑類(lèi)型間接蓄熱水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究?；诖耍菊撐奶岢隽诵碌奶?yáng)能+低溫

2、熱回收空氣源熱泵聯(lián)合供暖系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備蓄熱水箱的容積及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了詳細(xì)分析計(jì)算。
　　本文首先詳細(xì)闡述了太陽(yáng)能+低溫?zé)峄厥湛諝庠礋岜寐?lián)合供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。指出空氣源熱泵裝機(jī)容量的確定與室外逐時(shí)溫度及建筑逐時(shí)負(fù)荷相關(guān)，在實(shí)際計(jì)算時(shí)應(yīng)首先確定最佳平衡點(diǎn)溫度，由最佳平衡點(diǎn)溫度下的建筑負(fù)荷推算機(jī)組的裝機(jī)容量；指出影響集熱器面積計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)為太陽(yáng)能保證率及集熱效率，通過(guò)分析室外逐時(shí)溫度、建筑逐時(shí)熱負(fù)荷以及熱泵的制熱性能之間的

3、耦合特性，得出太陽(yáng)能保證率的計(jì)算方法及流程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到該系統(tǒng)模式下集熱側(cè)的最佳循環(huán)流量，進(jìn)而計(jì)算得到集熱器的集熱效率；指出蓄熱水箱容積的計(jì)算方法，通過(guò)分析熱泵機(jī)組的制冷+熱回收性能確定了水箱的蓄熱溫度。
　　通過(guò)分析居住、辦公建筑運(yùn)行控制策略與水箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，指出了居住、辦公建筑水箱在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的側(cè)重點(diǎn)。對(duì)于居住建筑，其內(nèi)置換熱盤(pán)管設(shè)計(jì)應(yīng)以換熱效率為主，宜選擇立式螺旋盤(pán)管，水箱至熱泵側(cè)的供回水管設(shè)計(jì)應(yīng)考慮水箱的容積利

4、用率，參考自然分層水蓄冷槽進(jìn)出水管的設(shè)計(jì)，通過(guò)改變水箱進(jìn)出水管的位置及在進(jìn)水管上部加設(shè)圓形擋板提高水箱容積利用率，并通過(guò)CFD模擬找出最佳擋板規(guī)格及其與進(jìn)水口的距離；同時(shí)，通過(guò)CFD模擬比較了帶擋板水箱與常規(guī)水箱的溫度分層現(xiàn)象及其容積利用率，指出改變結(jié)構(gòu)后的水箱容積利用率可大大提高。對(duì)于辦公建筑，其內(nèi)置盤(pán)管設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)兼顧換熱效率及釋熱速率。
　　在重慶大學(xué)搭建了小型試驗(yàn)臺(tái)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試居住建筑不同結(jié)構(gòu)水箱的出口水溫及內(nèi)部溫度分布，

5、驗(yàn)證CFD模擬結(jié)果的正確性，分析測(cè)試結(jié)果與模擬結(jié)果出現(xiàn)微小不同的原因。對(duì)辦公建筑兩種不同換熱盤(pán)管的性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明平鋪 U型管的釋熱速率要遠(yuǎn)大于螺旋立管，已超過(guò)了螺旋管換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，即辦公建筑蓄熱水箱的內(nèi)置換熱盤(pán)管選擇平鋪 U型管更優(yōu)。同時(shí)，將該研究成果通過(guò)相似、類(lèi)比法應(yīng)用到嚴(yán)寒地區(qū)的工程中。
　　最后，對(duì)不同結(jié)構(gòu)水箱對(duì)熱泵機(jī)組運(yùn)行性能的影響進(jìn)行了分析與預(yù)測(cè)。研究表明：對(duì)于居住建筑而言，空氣源熱泵聯(lián)合帶擋板水箱運(yùn)行時(shí)的C