太陽能-空氣源復(fù)合熱泵機(jī)組優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能研究.pdf

1、節(jié)能減排以及能源高效利用在當(dāng)今能源資源短缺的時(shí)代受到極高的關(guān)注，建筑能耗中的空調(diào)能耗在整個(gè)能源消耗總量中所占比重較大，故需通過先進(jìn)技術(shù)改進(jìn)或系統(tǒng)優(yōu)化等方式減小空調(diào)耗能?？諝庠礋岜檬且钥諝鉃榈推窡嵩矗湛諝庵械臒崃炕蚶淞恳赃_(dá)到制熱或制冷的目的高效節(jié)能換熱設(shè)備。然而在我國北方寒冷地區(qū)，空氣源熱泵的使用受到限制，當(dāng)冬季室外溫度較低時(shí)，由于蒸發(fā)器受低溫影響出現(xiàn)蒸發(fā)溫度較低，壓縮機(jī)排氣溫度過高，壓縮比增大等問題而使熱泵不能正常運(yùn)行，但此時(shí)建筑內(nèi)

2、部的熱負(fù)荷卻隨室外溫度降低而增大，以至于空調(diào)采暖能耗增大。多能源綜合利用是解決以上問題的有效辦法，例如在空氣源熱泵的基礎(chǔ)上加以太陽能、生物質(zhì)能等輔助換熱。本文采用一種新型太陽能-空氣源雙熱源復(fù)合熱泵，對室外換熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，迎風(fēng)側(cè)第一排換熱管內(nèi)走太陽能熱水，對進(jìn)入蒸發(fā)器的低溫空氣進(jìn)行預(yù)熱，提高蒸發(fā)器蒸發(fā)溫度。
　　文章針對某品牌60kw-V型空氣源熱泵進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，首先對室外機(jī)部分流路布置進(jìn)行優(yōu)化，然后對未加太陽能熱水的室外換熱

3、器進(jìn)行數(shù)值模型建立，選取一層翅片作為計(jì)算單元，模擬名義工況下每臺風(fēng)機(jī)風(fēng)量以3000m3/h為步長，由9000m3/h增加至18000m3/h時(shí)對空氣源熱泵換熱的影響。得出不同風(fēng)機(jī)風(fēng)量下，換熱量隨風(fēng)量的增加而增加，后趨于穩(wěn)定，室外溫度較高時(shí)，可采取單一熱源空氣源熱泵進(jìn)行供熱。另外風(fēng)量越大，空氣側(cè)的壓力損失越大。
　　針對復(fù)合熱泵的復(fù)合換熱器建立數(shù)值模型，模擬室外溫度分別在名義工況（7℃）、標(biāo)準(zhǔn)工況（0℃）以及以濟(jì)南為例，冬季室外空調(diào)

4、計(jì)算溫度（-7.7℃）三種工況下，不同風(fēng)機(jī)風(fēng)量和太陽能熱水溫度時(shí)復(fù)合熱泵的換熱效果。太陽能熱水以5℃為步長，由15℃增至30℃，風(fēng)機(jī)風(fēng)量設(shè)置同單獨(dú)空氣源熱泵風(fēng)量設(shè)置。結(jié)果表示：復(fù)合熱泵的換熱量與COP均高于未加熱水時(shí)空氣源熱泵的換熱情況，室外工況溫度越低，復(fù)合熱泵的優(yōu)勢越明顯。模擬名義工況下，名義工況下的換熱量最高出現(xiàn)在水溫30℃時(shí)，為71.66kw，相比空氣源熱泵高出18.21％，但太陽能熱水溫度30℃時(shí)蒸發(fā)器出風(fēng)溫度高于7℃，空氣被

5、額外加熱，換熱量也隨風(fēng)機(jī)風(fēng)量的增大出現(xiàn)減小的趨勢，表明30℃的水溫度偏高。標(biāo)準(zhǔn)工況下，熱水溫度25℃時(shí)蒸發(fā)器出風(fēng)溫度均高于0℃，室外空調(diào)計(jì)算溫度下，水溫20℃時(shí)的蒸發(fā)器出風(fēng)溫度接近于-7.7℃。Nu隨風(fēng)機(jī)風(fēng)量和室外溫度的降低而增大，最終認(rèn)為熱水溫度在20℃以下時(shí)較為合適。不同風(fēng)機(jī)風(fēng)量對翅片空氣側(cè)壓力損失影響較大，壓降隨速度指數(shù)增大，根據(jù)空氣源熱泵與復(fù)合熱泵空氣側(cè)壓降及阻力特性，結(jié)合對應(yīng)換熱量、COP等認(rèn)為風(fēng)量15000m3/h時(shí)較為合適