直膨式太陽能熱泵熱水器性能改進及實驗研究.pdf

1、本文在團隊科研人員的新型發(fā)明專利－直膨式太陽能熱水裝置實驗臺的基礎上進行了大量的實驗，積累了上海地區(qū)全年四季典型氣候工況下的實驗系統(tǒng)運行數據，通過對實驗裝置在不同的氣候條件下的運行性能數據進行計算和分析，總結得出現有系統(tǒng)運行的主要特點。在此基礎上初步開發(fā)了與建筑一體化的新型直膨式太陽能熱泵熱水器實驗樣機，并進一步獲得了其主要性能參數。 分析表明雖然系統(tǒng)整體COP相對于常規(guī)熱水器具有一定優(yōu)勢,但仍然在與建筑的集成性，集熱板的集熱效

2、率和系統(tǒng)運行能耗等方面具有優(yōu)化潛力。根據實驗數據對實驗樣機進行優(yōu)化并再次進行對比試驗，將所采集的實驗數據與改裝前的運行數據進行比較，分析得出性能提高的主要原因是集熱板材質的更換提高了集熱溫度，集熱板流場的更換使制冷劑流動分布更趨均勻。整個系統(tǒng)的關鍵部件－太陽能集熱器的改進使之與系統(tǒng)更加匹配。 采取實驗和編寫系統(tǒng)仿真模型相結合的方法，以仿真計算作為輔助手段來指導實驗的方向。建立了直膨式太陽能熱泵熱水器樣機的集總參數法模型,并對該模

3、型進行了上海典型氣候條件下的實驗驗證。 仿真結果與實驗實測值吻合較好。進而利用該模型計算得出在各種不同氣象條件下系統(tǒng)的運行性能，據此確定出直膨式太陽能熱泵熱水器全年高效安全運行的變頻策略，這也是尋求提高本系統(tǒng)性能的另一個關鍵因素。根據此運行頻率的控制策略,在6-8月的實驗階段內,運行平均COP達到6.5,平均當量集熱效率達到110％(平均太陽輻射700W/m2,平均氣溫31度)根據對實驗數據的分析并參照仿真計算結果，對直膨式太陽

4、能熱泵熱水器進行定型設計，以有效保證系統(tǒng)性能和運行效率為前提進行產品化的探索，提出定型方案并且試制該產品的小批量樣機，進而對定型后的熱水系統(tǒng)進行冬季氣候條件下的反復運行實驗。同時計算分析了太陽能集熱器的安裝角度對系統(tǒng)性能的影響，得出了在上海地區(qū)集熱板安裝的推薦最佳角度。 本文還對系統(tǒng)進行經濟性分析,探索實驗樣機在全國各地區(qū)的應用前景：根據全國典型氣候地區(qū)的氣象參數模擬系統(tǒng)運行耗能情況,用綜合能源價格法分析了影響系統(tǒng)經濟性的關鍵因