太陽能--空氣源熱泵熱水系統(tǒng)運行特性及優(yōu)化研究.pdf

1、制備生活熱水消耗的能源是我國居民建筑能源消耗的一個重要組成部分，隨著生活水平的不斷提高，這部分能耗必將出現(xiàn)大幅度增長，特別是在東部沿海地區(qū)。本文以樣機所處區(qū)域（廈門）為例，通過搭建實驗樣機，考察太陽能-空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的運行特性，根據(jù)大量的實驗基礎(chǔ)總結(jié)各參數(shù)的變化規(guī)律，確定系統(tǒng)各個部件的最佳運行工況，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的全年運行特性全面研究。以節(jié)能性為優(yōu)化目標，對系統(tǒng)的主要部件參數(shù)進行優(yōu)化匹配。
　　通過搭建并聯(lián)非直膨式的太陽能-空

2、氣源熱泵單水箱熱水系統(tǒng)實驗樣機，對熱水系統(tǒng)在實際工況條件下的熱力學(xué)性能進行了測試。結(jié)果顯示:隨著集熱面積的變化，集熱器的日平均集熱效率變化不大，但集熱器的瞬時集熱效率與儲熱水箱溫度成負相關(guān)，與環(huán)境溫度、太陽能輻射強度成正相關(guān)，并擬合出相應(yīng)公式?？諝庠礋岜肅OPH不僅與環(huán)境溫度有關(guān)，還與環(huán)境相對濕度、進水初溫有關(guān)，并擬合出COPH的關(guān)系式，這可為系統(tǒng)在典型氣象年下進一步探索全年運行特性和能耗打下基礎(chǔ)。
　　以樣機所處區(qū)域的典型年氣象

3、數(shù)據(jù)以及熱水系統(tǒng)的實測性能為依據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型，并確定了樣機在所處區(qū)域集熱器的最佳傾角，為19.6°。在典型年氣象數(shù)據(jù)下采用逐日計算的方法，結(jié)果表明:全年集熱終止水溫高于40℃的有245天，無需開啟空氣源熱泵加熱的天數(shù)為136天，全年運行能耗為358.70kW·h/m2，全年日均每升熱水能耗為4.95W·h。
　　通過圍繞熱水系統(tǒng)運行特性主要部件參數(shù)的敏感性及組合優(yōu)化分析，選取有效集熱面積、集熱傾角、水箱容積、熱泵開啟時間為影響系

4、統(tǒng)性能的運行特性參數(shù)，以系統(tǒng)輔熱量、空氣能熱泵COPH和系統(tǒng)COPS-H為評價指標，采用數(shù)理統(tǒng)計中的正交實驗法安排實驗，通過極差分析法和方差分析法對熱水系統(tǒng)的正交實驗結(jié)果進行科學(xué)的分析和評估，得出系統(tǒng)運行參數(shù)的最優(yōu)化組合;然后，引進年均太陽能保證率作為對追加的最優(yōu)運行參數(shù)組合實驗進行驗證。研究結(jié)果表明:系統(tǒng)最優(yōu)化運行參數(shù)的具體組合為:集熱器面積為3.9m2，集熱器傾角為19.6°，儲熱水箱容積為200L，空氣源熱泵開啟時間為16:00。