太陽能─空氣雙熱源復合熱泵運行模式研究.pdf

1、熱泵技術作為一種新能源技術，在節(jié)能減排，環(huán)境保護方面有突出的貢獻，所以近年來在全世界范圍普遍受到關注。當熱泵室外換熱器表面溫度低于0℃且低于空氣露點溫度時，表面會結霜，使熱泵的制熱性能和可靠性大大下降。對此課題組提出了太陽能．空氣雙熱源復合熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠利用太陽能和空氣兩種低位能源，減少季節(jié)和室外溫度對系統(tǒng)性能的影響，并能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)將太陽能熱轉換技術和空氣源熱泵技術充分結合，實現(xiàn)以合理成本來滿足部分建筑用能的需求，因而

2、它作為一種建筑節(jié)能技術將有廣闊的市場。
　　 本文在前人研究的基礎上進一步完善和優(yōu)化了此系統(tǒng)仿真模型，建立了系統(tǒng)工質（包括制冷劑、乙二醇溶液和空氣）熱物性參數(shù)數(shù)學模型、壓縮機數(shù)學模型、毛細管數(shù)學模型，采用分布參數(shù)法建立冷凝器數(shù)學模型、蒸發(fā)器數(shù)學模型。利用數(shù)值模擬的方法對太陽能-空氣雙熱源復合熱泵系統(tǒng)的三種供熱運行模式：單一空氣源模式，太陽能-空氣雙熱源模式，單一太陽能熱水模式進行了研究。通過模擬得到了太陽能-空氣雙熱源復合熱泵系

3、統(tǒng)在不同工作模式下的系統(tǒng)特性，從而得出了系統(tǒng)在不同工況下的最佳運行模式。
　　 本文將模擬結果和課題組前人的實驗結果進行了對比分析，誤差在10％以內，相對于課題組前人的模擬誤差減小，模擬結果為這種新型的太陽能-空氣雙熱源復合熱泵系統(tǒng)的優(yōu)化和設計提供了理論基礎。模擬結果表明，太陽能-空氣雙熱源復合熱泵系統(tǒng)與室外溫度、太陽能熱水進水溫度和太陽能熱水的流量等因素密切相關。單一空氣源模式系統(tǒng)的制熱量和系統(tǒng)COP隨著室外溫度的升高而增大，

4、單一太陽能模式系統(tǒng)的制熱量和系統(tǒng)COP隨太陽能熱水進水溫度及太陽能熱水流量的增大而增大，雙熱源模式在“有效復合換熱溫差”范圍內，系統(tǒng)的制熱量和系統(tǒng)COP隨著室外溫度的升高和太陽能熱水進水溫度及太陽能熱水流量的增大而增大。模擬工況下，在有效復合換熱溫差范圍內，太陽能-空氣雙熱源模式和單一太陽能模式系統(tǒng)制熱量和系統(tǒng)COP都高于單一空氣源模式的系統(tǒng)制熱量和系統(tǒng)COP。雙熱源模式較單一空氣源模式制熱量提高2.8％～46.5％，系統(tǒng)COP提高1.

5、1％～34％。單一太陽能模式較單一空氣源模式制熱量提高1.2％～92.8％以上，系統(tǒng)COP提高1.8％～62.8％以上。當室外空氣溫度高于-5℃時，在有效復合換熱溫差范圍內，太陽能．空氣雙熱源復合熱泵的制熱量相對于單一太陽能模式可以提高20.4％，系統(tǒng)COP降低1.11％～8.5％，所以當室外空氣溫度高于-5℃時，如果用戶將制熱量為第一需求時優(yōu)先選用雙熱源模式，如果用戶對制熱量的需求降低時，優(yōu)先選用單一太陽能模式。當室外空氣溫度低于-5