直膨式太陽能熱泵熱水器的模擬分析.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟和社會發(fā)展以及城鎮(zhèn)化進程的加快，建筑用能正在持續(xù)快速上升，其所占全社會能耗的比重不斷增加。在建筑能耗中，熱水需求耗能所占比重很大。通過將太陽能集熱器和熱泵蒸發(fā)器在結(jié)構(gòu)和功能上合二為一，用來供應(yīng)生活熱水，實現(xiàn)太陽能熱利用技術(shù)和熱泵技術(shù)的有機結(jié)合，這便是直膨式太陽能熱泵熱水器。它具有集熱效率高、系統(tǒng)性能系數(shù)高、運行成本低、易于實現(xiàn)與建筑物一體化結(jié)合等優(yōu)點。本課題以提高直膨式太陽能熱泵熱水器系統(tǒng)的熱力性能和推動實現(xiàn)其產(chǎn)品實用化為出

2、發(fā)點進行研究，為規(guī)模化利用太陽能發(fā)揮作用，主要作了如下工作。
　　從直膨式太陽能熱泵熱水器的系統(tǒng)循環(huán)出發(fā)，建立了太陽能集熱/蒸發(fā)器和冷凝器的分布參數(shù)均相流動數(shù)學(xué)模型，采用二分法以換熱管長為迭代判據(jù)進行了求解；建立了壓縮機和膨脹閥的集總參數(shù)數(shù)學(xué)模型；同時建立了制冷劑充注量數(shù)學(xué)模型和制冷劑熱力性質(zhì)計算模型，給出了計算系統(tǒng)和部件制冷劑充注量、制冷劑熱力性質(zhì)的方法；通過制冷劑狀態(tài)將各部件模型連接起來構(gòu)成系統(tǒng)模型，通過分析得出了三個迭代判據(jù)

3、（充注量判據(jù)、質(zhì)量流量判據(jù)和過熱度判據(jù)）和三個迭代變量（蒸發(fā)壓力、冷凝壓力和過熱度），進而設(shè)計了程序算法流程，編制了系統(tǒng)性能模擬分析程序。
　　以上海交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所曾研制并建立的一套直膨式太陽能熱泵熱水器試驗裝置為依據(jù)，對系統(tǒng)模型進行了試驗驗證和誤差分析，結(jié)果表明，系統(tǒng)總體性能的模擬值和試驗值的平均誤差均在1％以內(nèi)（集熱效率的平均誤差為4.6%），系統(tǒng)瞬時性能的模擬值和試驗值也能較好吻合。
　　運用系統(tǒng)性能模擬

4、分析程序計算了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和工況下系統(tǒng)的運行參數(shù)和性能參數(shù)，全面分析了各種參數(shù)對系統(tǒng)COP、集熱器集熱效率、壓縮機輸入電功率、熱clh cmW水加熱功率和集熱器集熱功率的影響；詳細分析了制冷劑充注量對熱水加熱時間wQ clQD、集熱器出口過熱度、蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、壓縮機瞬時輸入電功率、ttDSH p e p c W cm集熱器集熱效率、系統(tǒng)瞬時COP和平均COP的影響；指出了確定小型直膨式太陽能clh熱泵熱水器制冷劑最佳充注量需考慮的