太陽能--空氣源熱泵熱水系統(tǒng)運(yùn)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(gè)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(zhǎng)，特別是在東部沿海地區(qū)。本文以樣機(jī)所處區(qū)域（廈門）為例，通過搭建實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，考察太陽能-空氣源熱泵熱水系統(tǒng)的運(yùn)行特性，根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)總結(jié)各參數(shù)的變化規(guī)律，確定系統(tǒng)各個(gè)部件的最佳運(yùn)行工況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全年運(yùn)行特性全面研究。以節(jié)能性為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)系統(tǒng)的主要部件參數(shù)進(jìn)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(shí)驗(yàn)樣機(jī)，對(duì)熱水系統(tǒng)在實(shí)際工況條件下的熱力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)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(shí)集熱效率與儲(chǔ)熱水箱溫度成負(fù)相關(guān)，與環(huán)境溫度、太陽能輻射強(qiáng)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(duì)濕度、進(jìn)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(jìn)一步探索全年運(yùn)行特性和能耗打下基礎(chǔ)。
　　以樣機(jī)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(shí)測(cè)性能為依據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型，并確定了樣機(jī)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(jì)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(yùn)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(yùn)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(shí)間為影響系

4、統(tǒng)性能的運(yùn)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(píng)價(jià)指標(biāo)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的正交實(shí)驗(yàn)法安排實(shí)驗(yàn)，通過極差分析法和方差分析法對(duì)熱水系統(tǒng)的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的分析和評(píng)估，得出系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的最優(yōu)化組合;然后，引進(jìn)年均太陽能保證率作為對(duì)追加的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)組合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)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(chǔ)熱水箱容積為200L，空氣源熱泵開啟時(shí)間為16:00。