太陽能熱泵熱水系統(tǒng)季節(jié)穩(wěn)定性及其提升策略研究.pdf

1、太陽輻射夏季強(qiáng)烈，冬季微弱，因此太陽能熱泵熱水系統(tǒng)存在季節(jié)性能不穩(wěn)定性，熱量來源于太陽能的空氣能熱泵熱水系統(tǒng)也存在季節(jié)性能不穩(wěn)定性。夏季熱量富裕，導(dǎo)致壓縮機(jī)排氣溫度過高;冬季環(huán)境氣溫較低，引起系統(tǒng)效率低下，壓縮機(jī)排氣溫度過高，頻繁啟停，壓縮機(jī)壽命下降。上述問題已經(jīng)成為制約太陽能及空氣能熱泵熱水器快速發(fā)展的重要障礙。
　　為解決常規(guī)太陽能熱泵熱水系統(tǒng)的上述問題。壓縮機(jī)排氣溫度和COP與熱泵系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù)有著緊密的聯(lián)系。本論文在第二章

2、計(jì)算了運(yùn)行參數(shù)對(duì)系統(tǒng)COP及壓縮機(jī)排氣溫度的影響。結(jié)果表明:增加過冷度有利于COP的提高;降低壓縮機(jī)吸氣過熱度或縮短高冷凝溫度運(yùn)行時(shí)間有利于降低壓縮機(jī)排氣溫度。根據(jù)第二章研究結(jié)論，本論文創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一種新型太陽能熱泵熱水系統(tǒng)(Seasonal stable solar heat pump hot watersystem，SSSHP)，并在本論文第三章對(duì)新系統(tǒng)的原理、設(shè)計(jì)思路進(jìn)行闡述。
　　本論文第四章、第五章進(jìn)行了SSSHP的設(shè)

3、計(jì)研究。根據(jù)相關(guān)熱泵熱水器國標(biāo)、規(guī)范，理論分析計(jì)算夏、冬季SSSHP的各主要熱力學(xué)性能指標(biāo)。以理論計(jì)算結(jié)果為依據(jù)，進(jìn)行了系統(tǒng)各設(shè)備的設(shè)計(jì)。并研究出一種大幅提高換熱器換熱性能的新型設(shè)備——新型螺旋盤管換熱器(New coil heat exchanger, NCHE)。NCHE相比于常見的換熱器類型具有二次流增強(qiáng)擾動(dòng)的流動(dòng)特性，制作簡單、成本低、換熱性能好。理論分析與實(shí)驗(yàn)研究表明，NCHE比普通螺旋盤管換熱器，盤管外水流速提高2.3倍，盤

4、管外表面對(duì)流換熱系數(shù)可提高1.69倍。
　　論文第六章進(jìn)行了新型系統(tǒng)(SSSHP)與常規(guī)系統(tǒng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:1）冬季工況下，SSSHP的平均冷凝溫度降低，平均蒸發(fā)溫度提高。實(shí)驗(yàn)表明SSSHP的壓縮機(jī)排氣溫度降低達(dá)20℃，幅度達(dá)19.9％，COP提升最高達(dá)33％。2）夏季工況下，SSSHP的平均冷凝溫度降低，平均蒸發(fā)溫度與常規(guī)系統(tǒng)的相差不大。實(shí)驗(yàn)表明SSSHP的排氣溫度降低達(dá)11℃，降幅達(dá)10.7％;因增加了水泵功耗，

5、COP下降2％，但是在夏季，太陽能或空氣能熱泵熱水系統(tǒng)迫切需要解決的是壓縮機(jī)排氣溫度過高的問題，而系統(tǒng)夏季的COP是全年中最高的。3）過渡季節(jié)工況下，實(shí)驗(yàn)證明預(yù)設(shè)定運(yùn)行模式下的新系統(tǒng)和常規(guī)系統(tǒng)各主要性能參數(shù)相差不大，可以通過閥門切換成與常規(guī)系統(tǒng)相同的運(yùn)行模式。
　　本論文研究成果可用于提升太陽能、空氣能熱泵熱水系統(tǒng)的全年穩(wěn)定性，尤其是提升了夏、冬季節(jié)系統(tǒng)中壓縮機(jī)的運(yùn)行安全性。SSSHP應(yīng)用在高溫?zé)岜脽崴到y(tǒng)或季節(jié)環(huán)境氣溫變化相對(duì)較