相變蓄熱在熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、能源與環(huán)境問(wèn)題隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步日益突出,因此利用新的節(jié)能技術(shù)來(lái)提高能源利用率,降低常規(guī)能源消耗是能源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。由于相變蓄熱材料儲(chǔ)能密度高、安全、經(jīng)濟(jì)且性能穩(wěn)定,可以解決能源供應(yīng)在時(shí)間與空間上不匹配的問(wèn)題,對(duì)提高能源利用率有很高的研究意義和廣闊的應(yīng)用前景。熱泵技術(shù)的節(jié)能和環(huán)保特點(diǎn)在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,在制取生活熱水方面的應(yīng)用也在逐漸收到重視。而當(dāng)下的熱泵熱水器存在水箱占用建筑空間大,系統(tǒng)運(yùn)行不平穩(wěn)等缺點(diǎn),為

2、了改善這些缺點(diǎn)本文將相變蓄熱技術(shù)與熱泵技術(shù)相結(jié)合,研究相變蓄熱式空氣源熱泵冷凝熱回收,優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行性能并提高冷凝廢熱利用率。
　　本文所做的研究工作是以相變蓄熱式熱泵空調(diào)冷凝熱回收系統(tǒng)為對(duì)象,結(jié)合相變蓄熱技術(shù)對(duì)常規(guī)空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)和模擬研究。文中冷凝熱回收系統(tǒng)性能研究均是針對(duì)部分冷凝熱回收模式展開(kāi)的,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與數(shù)值計(jì)算的研究方法來(lái)對(duì)該冷凝熱回收系統(tǒng)的換熱特性進(jìn)行深入研究,主要研究工作如下:
　　1、對(duì)相變傳

3、熱過(guò)程進(jìn)行熱工特性分析,得出相變蓄熱技術(shù)的特點(diǎn),以及相變蓄熱箱的傳熱系數(shù)計(jì)算式。采用差示掃描量熱法(DSC)對(duì)相變材料熱物性參數(shù)進(jìn)行測(cè)定,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示材料熔點(diǎn)為59℃,凝固點(diǎn)為54.3℃,相變潛熱值為187kJ/kg,從而為后期系統(tǒng)性能的計(jì)算提供了理論依據(jù)。
　　2、對(duì)相變蓄熱熱泵空調(diào)系統(tǒng)開(kāi)展蓄熱特性實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)采用模擬室內(nèi)外環(huán)境工況的方法,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行冷凝熱回收實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明系統(tǒng)平均綜合能效系數(shù)COPt為3.35,平均冷凝熱回收

4、率為20％。同無(wú)冷凝熱回收熱泵空調(diào)系統(tǒng)制冷模式下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比,系統(tǒng)平均綜合能效系數(shù)由原來(lái)的2.4提高了約39.6%。從系統(tǒng)性能角度來(lái)看,將相變蓄熱技術(shù)與傳統(tǒng)熱泵空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合可以提高空調(diào)系統(tǒng)的綜合性能。另外,相變材料在蓄熱箱內(nèi)的熔化情況表明,系統(tǒng)運(yùn)行至10h,蓄熱箱內(nèi)的石蠟仍存在部分固態(tài)未融化。
　　3、對(duì)相變蓄熱箱內(nèi)石蠟的放熱特性開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)改變蓄熱箱冷水進(jìn)口水溫和水流量來(lái)對(duì)箱內(nèi)石蠟的放熱過(guò)程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。結(jié)果表明,增加

5、水流量或者提高冷水進(jìn)口水溫可以縮短熱水加熱時(shí)間,增大水流量不改變冷水進(jìn)水溫度,熱水出水時(shí)間可以縮短約1.6h;提高冷水進(jìn)口水溫水不改變水流量,獲取熱水時(shí)間縮短約3.3h。同時(shí)研究結(jié)果表明,在1h之內(nèi)熱水溫升不大,約為2~3℃,可見(jiàn)換熱效率很低。
　　4、對(duì)相變蓄熱箱內(nèi)換熱過(guò)程建立了物理和數(shù)學(xué)模型,模擬計(jì)算有無(wú)自然對(duì)流現(xiàn)象的石蠟溫度變化,并將考慮自然對(duì)流的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,模擬計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果近似相同,誤差在0.3%