直膨式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)性能的優(yōu)化分析.pdf

1、本文在對大量中外技術(shù)文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，就直膨式太陽能輔助熱泵技術(shù)在熱水工程中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)分析研究。基于山東科技大學(xué)先進(jìn)熱泵實(shí)驗(yàn)室的前期研究成果，采用理論分析、數(shù)學(xué)建模與仿真分析的方法對直膨式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能及影響因素進(jìn)行了綜合分析，并針對直膨式太陽能熱泵熱水技術(shù)工程化應(yīng)用發(fā)展過程中面臨的顯著問題開展了一系列的研究工作，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　建立了直膨式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)集中參數(shù)動態(tài)仿真模型，對典型工況下

2、系統(tǒng)平均供熱性能系數(shù)、壓縮機(jī)耗電、熱水加熱耗時及集熱器平均集熱效率進(jìn)行了仿真計(jì)算。針對青島地區(qū)典型運(yùn)行工況，利用仿真計(jì)算方法分析了直膨式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)的變?nèi)萘窟\(yùn)行特性，深入研究了壓縮機(jī)運(yùn)行頻率的變化對系統(tǒng)性能的影響，進(jìn)而提出系統(tǒng)的變?nèi)萘窟\(yùn)行策略，從而在一定程度上緩解太陽輻射的不穩(wěn)定性對直膨式系統(tǒng)造成的影響。
　　基于流體力學(xué)管道阻力計(jì)算理論，結(jié)合直膨式太陽能熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行原理及特點(diǎn)，對太陽能集熱/蒸發(fā)器進(jìn)行了流動阻力計(jì)算，并由

3、此對集熱器的連接方式進(jìn)行了比較分析。計(jì)算結(jié)果表明，集熱器采用雙管跨越式連接時，其內(nèi)工質(zhì)流動壓降最為合理，此連接方式可應(yīng)用于工程型直膨式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中集熱器的優(yōu)化布置。
　　以連續(xù)性方程和動量方程為基礎(chǔ)，建立了U型及Z型布置時集熱器分、匯流集管的速度微分方程，在集管摩擦阻降遠(yuǎn)低于支管總阻降的條件下，得出集管壓力分布及支管流量分布解析式，對比了兩種布置條件下集熱器流量分布特性，分析了影響集熱器流量分布的主要因素，進(jìn)

4、而提出相關(guān)優(yōu)化策略，以實(shí)現(xiàn)集熱器流量的均勻分布。
　　分別針對單層蓋板及裸板式集熱器，計(jì)算其有效吸熱量、集熱效率，對比分析了兩種情況下系統(tǒng)集熱性能及影響因素，提出壓縮機(jī)與集熱器聯(lián)合控制策略，將有、無透明蓋板的集熱器應(yīng)用于同一系統(tǒng)，從而提高系統(tǒng)在低氣溫、高風(fēng)速及太陽輻射較弱工況下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，同時保證集熱器與壓縮機(jī)的動態(tài)匹配，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高性能運(yùn)行。
　　通過對直膨式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)比較深入的分析，為太陽能熱泵技術(shù)在熱水工程